Brevet FR2523271A2 — publié le 19830916

FR 2523271 A2 19830916 FR 8204246 A 19820312 Système de sécurité perfectionné, destiné à éliminer tout risque d'entratnement de liquides au nez de torche ou a l Sié*nt, lors du torchage ou de la dispersion des gaz associés à la production. Le présent certificat d'addition concerne des perfec- tionnements au système de sécurité faisant l'objet du brevet principal, qui est destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à l'évent lors du torchage ou de la dispersion des gaz associés à la production ou eu traitement d'hydrocarbures à terre et en mer. On rappelle que ce système fait intervenir, dans la chatne d'écoulement des gaz# entre la source d'entratne- ment de liquides et le nez de la torche ou l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche, munie d'une colonne de trop-plein débouchant en dessous d'un niveau de liquide, par exemple la mer, à une distance déterminée de son piquage sur ladite capacité. Un premier perfectionnement selon l'invention a pour but d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein, la rétention et le piégage de gaz dans le liquide déversé, ou en dessous de celui-ci, ce qui en résulterait un fonctionnement aléatoire de l'en- semble du système de sécurité précédemment décrit. Ce perfectionnement consiste donc à prévoir un circuit tel qu'un tube crépiné intérieur à la colonne de trop-plein ou un conduit extérieur a celle-ci, de remon- tée des gaz, permettant l'évacuation jusque dans les installations situées en amont du tube de trop-plein, des gaz existants ou entratnés par les liquides dans la colon- ne de trop-plein. L'invention a également pour objet un deuxième per- fectionnement permettant d'améliorer la sécurité de fonc- tionnement de la colonne de trop-plein, en détectant un niveau anormalement haut de liquide dans le susdit tube de trop-plein. En effet, durant la vie de l'installation, le tube -2- de trop-plein peut perdre sa qualité de sécurité par bouchage partiel ou total de celui-ci, soit par un redimensionnement ultérieur des installations placées en amont, conduisant à des débits de liquide pouvant être déversés dans la colonne de trop-plein incompatibles avec le dimensionnement initial de celle-ci. Le deuxième perfectionnement du système de sécurité consiste donc, selon l'invention, à équiper la colonne de trop-plein de un ou plusieurs organes de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal Ces organes de détection peuvent consister en des détecteurs de niveau haut placés dans la partie aérienne de la colonne de trop-plein, ou en un ou plusieurs détecteurs de pression, différentiels ou non, placés plus généralement dans la partie basse de la colon- ne de trop-plein Ces détecteurs peuvent également tre conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarbures par exemple par effet optique, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique ou encore par mesure de phénomènes vibratoires. Tous ces détecteurs peuvent être placés soit dans la colonne de tropplein, soit à l'extérieur et peuvent étre protégés ou non par une tubulure annexe. Ainsi, quel que soit le mode de détection et le ou les dispositifs utilisés, la détection de la présence d'hydrocarbures à uit niveau anormal pourra permettre& En cas de dérèglement de l'installation, de signa- ler son mauvais fonctionnement et éventuellement d'arrêter le débit des fluides dans l'installation, si le dérègle- ment ne peut 4 tre corrigé automatiquement ou non; De vérifier périodiquement la capacité de service de l'ensemble du dispositif de sécurité par des moyens appropriés. Cette vérification peut par exemple consister en une injection d'eau à débit connu dans tout ou partie de l'en- semble du système de sécurité, l'injection étant effec- tuée en un point quelconque de l'installation, mais de façon à permettre la vérification du fonctionnement de tout ou partie du système de sécurité. L'invention a également pour objet un troisième perfectionnement permettant d'augmenter la capacité de rétention des liquides déversés et finalement d'amé- liorer la sécurité globale du système, en multipliant le nombre de colonnes de trop-plein, ceci, dans le but également, de ne pas créer de contraintes localisées trop importantes compte-tenu de la capacité de rétention recherchée. A cet effet une multiplicité de tubes de trop-plein pourra être utilisée, ceux-ci pouvant être implantés dans des zones favorables tout ou partie des structures sous-jacentes existantes pouvant par exemple être uti- lisées pour leur réalisation. La mise en service de ces colonnes de trop-plein pourra si nécessaire être faite à la première mise en service de l'installation, ou partiellement différée dans le temps suivant l'évolution requise de la capacité de l'installation Chacune des colonnes de trop-plein est équipée si nécessaire des perfectionnements précédents. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel la tube de trop-plein est équipé d'un tube crépiné pour l'évacuation des gaz. La figure 2 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel le tube de trop-plein est équipé d'un circuit extérieur pour l'évacuation des gaz. Comme précédemment mentionné, le système de sécurité sur lequel s'applique les perfectionnements selon l'in- vention est destiné à équiper des installations de production d'hydrocarbures à terre et en mer. Ces installations peuvent comprendre, comme décrit dans le brevet principal, une source d'entra Inement d'hydrocarbures liquides constituée par un séparateur -4- recevant le pétrole brut ou le gaz par un conduit dlarri- vée Ce séparateur peut 4 tre équipé, de façon classique, d'un circuit de reprise normale de lthuile ou desconden- sats et dtune sortie de gaz raccordée à une chaine d'écoulement de gaz jusqu'au nez de la torche. Cette chalne d'écoulement de gaz comporte, entre le séparateur et le nez de la torche, un ballon de pied de torche (ou équivalent) équipé, de façon classique d'un circuit de reprise des égouttures pouvant comprendre une pompe. Ces installations comprennent en outreselon le brevet principal, une colonne de trop-plein venant se piquer sur le ballon de pied de torche enunemplacement cor- respondant à un niveau maximal prédéterminé et débouchant en dessous du niveau de la mer à une distance prédéter- minée, en dessous du piquage sur ledit ballon. Toutefois dans un but de simplification et de clarté on nta représenté sur les figures 1 et 2 du présent certificat d'addition,qu'une partie de l'installation comprenant un ballon pied de torche 1,monté on bout de la chaine dientranement des gaz 2 et connectés, dans sa partie supérieure, au fût de torche 3 Sur ce ballon pied de torche 1 vient en outre se piquer une colonne de trop-plein 49 en un emplacement correspondant à un niveau maximal prédéterminé, et débouchant en dessous du niveau 5, 6 de la mer. Dans le mode de réalisation représenté figure 1, cette colonne de tropplein 4 comportes à l'intérieur, un tube crépiné 7 sensiblement coaxial et de section plus faible que celle de ladite colonne 4. L'extrémité inférieure de ce tube crépiné 7 se trouve placée au plus bas, au voisinage du niveau le plus bas 6 atteint par l'eau à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4 en cas de fonctionnement du système. Son extrémité supérieure 8 est quant à elle raccor- dée(conduit 9) soit sur le ballon de pied de torche 1 en un point 10 situé au-dessus du piquage 11 de la colonne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1 (comme dans l'exemple représenté) soit sur le fit de torche si celui-ci joue le r 8 le du ballon de pied de torche. Il convient de préciser que, de préférence le point de piquage 10 du tube crépiné sera situé en un point du circuit de mise à l'atmosphère des gaz, tel que la séparation des liquides éventuellement entratnés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz. En outre, la partie horizontale ou subhorizontale 12 de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence, mais non nécessairement, déboucher tangentiellement dans la partie verticale ou subverticale de la colonne de trop-plein 4, afin de minimiser le piégeage ou l'entrai- nement de gaz dans ladite colonne 4 Dans le même but, la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence mais non nécessairement, être équipée de dispositifs, par exemple des ailettes de guidage ou des rampes hélicoïdales générant un mouvement hélico 5 dal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein 4, ceci afin de favoriser l'écoulement des liquides descen- dantset créer une cheminée centrale pour ltévacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entraînés par ceux-ci Selon la position géographique de l'installation sur laquelle le système de sécurité sera installé, le sens d'enroulement# des rampes de-guidage par exemple, sera dépendant de l'hémisphère terrestre sur laquelle elle se situe, (pour tenir compte des forces de Coriolis). La figure 2 concerne un deuxième mode de réalisation d'un circuit permettant l'évacuation des gaz à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4 * Ce circuit qui permet d'obtenir des effets analogues à ceux obtenus à l'aide du tube crépiné précédemment décrits se distingue cependant de celui-ci par le fait qu'il fait intervenir pour l'évacuation des gaz piégés dans la colonne de trop-plein 4 k un tube diévacuation 13 placé à lextérieur. -6- Ce tube d'évacuation 13 (vertical) qui est placé sensiblement parallèlement à la colonne de trop-plein 4 communique avec ce dernier par une série de tubulures 14 éventuellement horizontales permettant l'évacuation des gaz piégés à différents niveaux. L'extrémité supérieure 15 de ce tube d'évacuation 13 se trouve racoordée sur le ballon de pied de torche 1 en un point 16 situé au-dessus du piquage 17 de la colon- ne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1, étant entendu que cette connexion pourrait également être effectuée sur le M&t de torche 3 dans le cas o celui-ci Joue le r 8 le du ballon de pied de torche. -7- REVENDICATIONS 1. Système de sécurité perfectionné, destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à liévent lors du torchage ou de la dis- persion des gaz associés à la production ou au traitement d'hydrocarbures, ce système comprenant, conformément à la revendication 1 du brevet principal, dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torcne ( 1) munie d'au moins une colonne de trop-plein ( 4) débouchant en dessous d'un niveau de liquide ( 5, 6), par exemple la mer, à une distance prédéterminée de son piquage ( 11) sur ladite capacité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 7, 13, 14) permettant dtéviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein ( 4), la rétention et le piégeage de gaz dans le liquide déversés ou en dessous dudit liquide. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé on ce qu'il comprend un circuit ( 9), permettant l'éva- cuation jusque dans les installations situées en amont de la colonne de trop-plein ( 4), des gaz existants ou entraînés par les liquides dans ladite colonne de trop- plein ( 4). 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation de gaz consiste en un tube crépiné ( 7) de section inférieure à la colonne de trop-plein ( 4) et monté à l'intérieur de celle-ci. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du tube crépiné ( 7) se trouve placée, au plus bas, au voisinage du niveau le plus bas ( 6) atteint par l'eau à l'intérieur de la colon- ne de trop-plein ( 4). 5. Système selon l'une des revendications 3 et 49 caractérisé en ce que l'extrémité supérieure ( 8) du tube crépiné ( 7) est raccordée soit sur le ballon de pied de torche ( 1) en un point ( 10) situé au-dessus du piquage ( 11) de la colonne de trop-plein ( 4) sur ledit ballon ( 1), soit sur le f Mt de torche ( 3) dans le cas o celui- ci joue le rôle de ballon de pied de torche. 6. Système selon l'une des revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que le point de piquage ( 10) du susdit tube crépiné ( 7) sur l'installation est situé en un point de mise à l'atmosphère des gaz tel que la séparation des liquides, éventuellement entraînés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz. 7. Système selon ltune des revendications 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la partie horizontale ( 12) ou subhorizontale de la colonne de trop-plein ( 4) débou- che tangentiellement dans la partie verticale ou sub- verticale de ladite colonne de trop-plein ( 4) afin de minimiser le piégeage ou l'entraînement du gaz dans ladite colonne ( 4). 8. Système selon l'une des revendications 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein ( 4) est équipée de dispositifs tels que des ailettes de guidage ou des rampes hélicoï- dales générant un mouvement hélicoïdal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein, afin de fa- voriser l'écoulement des liquides descendants et créer une cheminée centrale pour l'évacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entraînés par ceux-ci. 9. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation des gaz comprend un tube d'évacuation des gaz ( 13) placé a l'extérieur de la colonne de trop-plein ( 4), et commu- niquant avec ladite colonne de trop-plein ( 4) par une série de tubulures ( 14) situées à différents niveaux. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure ( 15) dudit tube diéva- cuation ( 13) est raccordée au ballon de pied de torche ( 1) en un point ( 16)situé au-dessus du piquage ( 17) de la _ 9- colonne de trop-plein ( 4) sur ledit ballon ( 1) ou bien sur le M t de torche ( 3) lui-mome dans le cas o celui- ci Joue le rôle de ballon de pied de torche. 11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de trop-plein ( 4) est équipée d'au moins un organe de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal à l'inté- rieur de ladite colonne de trop-plein ( 4). 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le susdit organe de détection consiste en un ou plusieurs détecteurs de niveau haut pouvant être placés dans la partie aérienne de la colonne de trop- plein ( 4) et/ou en un ou plusieurs détecteurs de pression différentiels ou non placés de préférence dans la partie basse de la colonne de tropplein ( 4), et/ou encore en un ou plusieurs détecteurs conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarburesgpar exemple par effet optique, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique ou bien par mesure de phénomènes vi- bratoires. 13. Système selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le susdit organe de détection est placé soit dans la colonne de trop-plein ( 4) soit à l'extérieur, et peut être protégé par une tubulure annexe. 14 Système selon l'une des revendications précé- dentes caractérisé en ce qu'il fait intervenir une mul- tiplicité de colonnes de trop-plein ( 4) implantées dans les zones les plus favorables de la chaine d'écoulement des gaz.