Brevet FR2528811A1 — publié le 19831223

La présente invention concerne le stockaae souter- rain de produits maintenus à basse température dit stocka- qe cryogénique, et notamment le stockage d'hydrocarbures liquéfiés L'intérêt est d'avoir en stockage un Droduit à la Oression atmoso Dhériaue La température est donc la tem- pérature d'écuilibre gaz/liquide à la pression normale, ce cui, pour les différents qaz de pétroleva de -40 à -196 C. Divers procédés ont été proposés pour stocker des gaz liquéfiés, et en particulier des gaz liquéfiés à très basse température comme le gaz naturel, dans des cavités souterraines,l'étanchélté de celles-ci étant obtenue par le gel du sol Le gaz liquéfié est alors à une pression voi- sine de la pression atmosphérique Jusqu'ici ces procédés se sont heurtés à diverses difficultés, principalement liées à des fissures qui>soit existaient dans le sol avant le creusement de la cavité, soit apparaissaient au début ou au cours du fonctionnement de l'installation Selon le cas, ces fissures entraînent des venues d'eau qu'on peut diffi- cilement arrêter surtout si elles n'apparaissent qu'après le début de la mise en froid, c'est-à-dire à un moment o une intervention n'est Das prévue, ou bien des fuites de gaz vers la surface, çui elles aussi ne sont généralement décelées Tu'après le début de la mise en froid ou du fonc- tionnement de l'installation. La présente invention a pour but de fournir un pro- cédé et un dispositif pour le stockage de gaz liquéfié dans une cavité souterraine dont l'étanchéité est essentiellement obtenue par le gel du sol, et dans lequel, pendant toute la durée de vie du stockage, les inconvénients dûs à des venues d'eau ou des fuites de gaz sont évités. Dans les orocédés connus, on observe les parois de la cavité et le massif environnant pendant la période de mise en froid de ladite cavité, avant le remplissage, et l'on intervient pendant cette période, en fonction de ces observations, en modifiant le programme initial de mise en froid et/ou en réparant les désordres aui sont apoarus (voir nar exemple le B FR 2 372 752). Mais on n'avait jamais pensé que la forme de la cavité pouvait avoir une influence sur la formation des fis- sures Quand on a creusé des cavités spécialement en vue d'un tel stockage, on a déterminé la forme de la cavité en vue de l'opération de creusement, en vue d'y faciliter le tra- vail, la circulation, l'enlèvement des déblais. Conformément à la présente invention, une cavité pour le stockage de produits à basse température (en dessous de la température de solidification de l'eau imprégnant le terrain) a des formes aussi arrondies que possible. Pour des raisons de tenue du terrain, les dimensions de la cavité sont limitées par unè hauteur de quelques mètres et Pour avoir le volume désiré, la cavité se présente sous la forme d'une galerie, droite ou formant des méandres. Conformément à l'invention, la section de la cavité est sensiblement circulaire et les extrémités sont hémisphéri- ques. On sait que de nombreux réservoirs pour produits de toutes sortes ont des formes sphériques ou cylindriques avec extrémités arrondies Mais il s'agit dans ce cas de réservoirs métalliques dont les formes sont prévues, soit pour résister à une pression interne, soit pour résister à des contraintes de soudure, ou pour d'autres raisons. Mais en aucun cas, on avait imaginé jusqu'à maintenant que la forme de cavité souterraine prévue par la présente in- vention permettait d'éviter ou de réduire considérablement la formation de fissures dans un terrain pendant le refroi- dissement dudit terrain en dessous du point de congélation de l'eau qui l'imprègne. La figure unique du dessin ci-joint représente en coupe schématique une cavité de stockage selon l'invention. La cavité 10 peut avoir une section circulaire ou sensiblement circulaire, avec des arrondis pouvant se rac- corder par des segments droits Les extrémités Il et 12 sont hémisphériques La cavité est raccordée à l'extérieur par un puits 15 et comporte un puisard 16 Le raccordement de la cavité au puits peut être réalisé par exemple confor- mément au dispositif du brevet français 82 01447 des deman- if deresses On a représenté à titre d'exemple trois conduites 21, 22, 23 s'étendant entre l'extérieur, émergeant du bou- chon 17 du puits 15, et l'intérieur de la cavité 10 Le puits peut abriter aussi des tubes ou des càbles connectés à des sondes ou à divers appareils de mesure ou de contrôle (niveau, température, pression, etc) Les tubes 21 et 22 peuvent servir à la mise en froid de la cavité Un gaz froid, par exemple de l'azote est injecté par le tube 21 La mise en froid peut également être réalisée en utilisant deux Puits, un à chaque extrémité de la cavité. Pendant cette descente de la température (mise en froid), les parois sont surveillées pour observer les fis- sures éventuelles et prendre des dispositions appropriées pour les colmater La forme particulière de la cavité selon l'invention réduit considérablement les causes d'initiation de fissures: on élimine en particulier les fissures qui pourraient se former au niveau d'un raccordement anguleux parement/radier. Quand la température de service est atteinte, on introduit du gaz liquéfié dans la cavité, par exemple par un tube analogue au tube 21 Le niveau du liquide varie avec l'utilisation du gaz Le liquide est surmonté de gaz à la même température qui est la température d'équilibre liquide/vapeur à la pression de la cavité. Le terrain est gelé autour de la cavité, et la zone gelée s'étend progressivement autour de la cavité, tant que celle-ci est en service Eventuellement, en direc- tion de la surface, si la cavité n'est pas située à une grande profondeur, il peut s'établir un profil d'équilibre des températures. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, no- tamment par substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention. -sanb Tjgqds Tuiqq luos (Z' '11) 89 'Twgalx G sel Iu OP 4 a la 2 Te In Da TO UOT 4 Das Op #UOU no Gi Toip e Tieleb eun jud agu Lioj Ise gq T Aeo el enu ao ue JE Uo Tqeo Tpua,&Oa el uoles JTITSOâSTG t, -saqanoo sa=oj sep oz sud -zuapxooo-ez es ( 01) 94 T,&ea el Op s Toied sel anb ao ua gs Tagiovjea 'u Teziaq el jueufiqadui T nve I Op uo Tqelebuoo Op ainqez 9 dtue 4 el Q aina Taggu T ainquigdwaq aun V a Tuelu Tem Q 4 Tnpoid unp nvep gubgadui T u Traaa 4 un suep a 9 snaao au Tea -jejnos 94 T Avo aun suep obe Xools a P 9 TIT 90 ds TGC si senb Tzgqds Twpq Iu Os (Zl #11) sel Ttu 9 z 4 x 8 Sel IUOP IO JOI Te In DIT O u OT 40 es GP guou no al Toap 8 T Jalub aun avd aquxoj Ise 91 TAPD el anb e D ua 9 s Tz 9 q De JPD 'l UOT Ie DT Pua A Gi Pl u O las g Pg Dojd Z -ja Xooqs e i Tnpoià el i To 5 aa 91 T Apo 01 el S Tnd labe Xoois np quamauuo Tqouog el anod en Ai?jd ean 4 vi -gdwaq el Vnbsn C 91 TAUD VI suep queuia,&Tsseaboad anpuaosep Ise ainquagdiuel el s Tndisaqanoo satuaoj sep aed quapioooei Os s Toivd sel saqnoq 4 uop ( 01) 91 T Ae D aun asnaio uoj anb 00 u 8 9ST 1940 elez #u Tu 2 ze 4 el lueubgadiu T nual Op uo Tqeleb G -uoa Op ain 4 uagduia 4 Pl V aina Tiqgu T aan 4 vagdwaq aun V a Tual -UTVOE V I Tnpoid unp neap gub*jdtu T u Tezza 4 aun suvp a 9 sneia au Teizolnos 91 T Avo aun suvp abe Xooqs ap gpgooad -,j : SROII'VDI Glis Aau Le Rfflz