Brevet FR2546204A1 — publié le 19841123

invention concerne un procédé de fragmentation d'icebergs, Le développement des recherches et de la production pétrolières dans des zones marines polaires s'est heurté à de nombreuses difficultés notamment en ce qui concerne la protection des installations contre les risques d'abordage par les icebergs. De telles rencontres auraient pour résultats d'importants dégats matériels et des conséquences économiques difficilement évaluables mais en tout cas, graves La solution la plus simple consiste à détecter suffisamment tat les icebergs menaçant la zone d'exploitation et à les dévier de leur trajectoi- re par remorquage. La mise en oeuvre de cette méthode n'est pas toujours aisée et peut demander des moyens de remorquage très importants selon la taille des icebergs. En effet celle-ci varie avec la zone où ils se trouvent et est fonction de nombreuses variables dont : le temps écoulé depuis leur séparation du glacier, la profondeur de la zone marine considérée. La partie émergée de l'iceberg, soumise aux variations atmosphériques, fond plus rapidement que la partie immergée, d'où il résulte un déséquilibre qui peut provoquer son basculement et dans les meilleurs cas sa fragmentation et donner par conséquence des icebergs dont la taille diminue dans le temps. La prof on deur de certaines zones marines peut être inférieure à la hauteur de la partie immergée de l'iceberg et ainsi le retenir jusqu'à ce que son tirant d'eau lui permette de passer. On a tenté de créer artificiellement des talus sous-marins entourant la zone d'exploitation afin de retenir les plus gros icebergs mais on court le risque de ne pas disposer d'obstacles suffisamment solides contre leur puissance de labourage. La solution la plus sûre semble donc la fragmentation des gros icebergs. Les morceaux doivent être d'une taille susceptibles d'être remorqués avec les moyens classiques servant au remorquage des plateformes de faible tonnage. L'utilisation de charges explosives pour fragmenter les icebergs n'a donné que des résultats très partiels car ces apports de travail mécanique ou de chaleur sont fugaces dans leurs effets et limités en quantité. L'invention a pour but de développer un procédé de fragmentation basé sur les propriétés thermochimiques des sels alcalins. Le procédé de fragmentation selon l'invention est remarquable en ce que l'on introduit localement dans l'iceberg des produits amenant des fusions locales qui se déplacent avec les corps initiateurs et les saumures de fusion et créent des canaux et cavités qui diminuent la résistance mécanique de la glace et permettent une pénétration interne d'agents de réchauffement. Les explications données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée Le procédé selon l'invention repose sur les remarques suivantes : du fait de sa salinité, l'eau de mer ne gèle qu'à des températures de l'ordre de -1 à -20C. Cette congélation ne s'opère pas de façon homogène mais commence d'abord en surface par une eau presque douce et se poursuit en dessous de la surface par une eau plus concentrée en sel, La glace de mer ainsi formée est hétérogène et présente dans certaines conditions une évolution de sa composition avec formation de poches de saumures et de liquides. Les pieds des icebergs qui évoluent en eaux libres baignent dans une eau de mer dont la température minimale est au-dessus de -1 à -20C puisqutelle est liquide même Si une pellicule de glace la recouvre, 3tant donné l'inertie thermique considérable des eaux polaires, la température varie très lentement de 1/20C à quelques degrés au-dessus de zéro, ce qui explique la longue durée de fusion de la partie immergée car les icebergs qui proviennent de la fracture de glaciers et de précipitations telluriques, sont constitués de glace d'eau pure qui fond à 0 C. On n'a pa , jusqu'à présent, pensé à utiliser ces remarques en vue de résultats pratiques et notamment de la création de poches de saumure et de liquide par apport de produits amenant des fusions locales de la glace douce. Les zones de fusion se déplaceront avec les corps initiateurs et les saumures de fusion et créeront des canaux et des cavités qui diminueront la résistance mécanique de la glace et permettront une pénétration interne des agents natu- rels ou ajoutés de réchauffement0 Le procédé consiste donc à introduire un agent de destruction par fragilité et non pas par fusion totale de iceberg. Cette dernière méthode demandant des quantités énormes de produit Les produits utilisés sont ceux permettant la formation de saumures dont le point de congélation est inférieur à la température de fusion de la glace eau douce. Ces produits sont des corps initiateurs utilisés séparément ou en combinaison et plus particulièrement des sels. L'eau de mer contient déjà un certain nombre de sels qui présentent avec l'eau des eutectiques à des températures inférieures à OOC, Parmi ceuxci le plus important le chlorure de sodium, en très faibles quantités de 2,8 à 3,0, abaisse le point de congélation de l'eau de mer aux environs de -1 à -20C, Selon une première forme de mise en oeuvre du procédé, on arrose localement la glace de l'iceberg avec de l'eau de mer. Etant donné la faible concentration de la saumure (eau de mer) il est nécessaire pour obtenir un effet suffisant, d'en apporter une grande quantité, ce qui ne présente pas de problème puisqu'elle est disponible et gratuite sur les lieux de l'action, L'eau de mer est amenée par des batteries de lances ou des rampes de sets. Selon une deuxième forme de mise en oeuvre, on augmente la concentration en sels de l'eau de mer de base en ajoutant un sel à l'état solides Les sels industriels les plus utilisés dans les saumures alcalines sont le chlorure de sodium et le chlorure de calcium Le chlorure de calcium dont l'eutectique avec l'eaufse forme vers > 48 C est un agent puissant. Toutefois mélangé à de l'eau de mer contenant du sulfate de magnésium, il peut former un précépité de sulfate de calcium indésirable dans les appareils de pompage0 Les sels à l'état de cristaux ou en saumure sont plus denses que la glace et ont tendance à descendre dans la masse de glace sous ltaction de leur poids au fur et à mesure de la fusion de la zone sur laquelle ils reposent. La concentration en sel de la première zone de fusion dans le voisinage du cristal ou de la saumure d'origine est proche de 100% et décroit au cours de la descente. Inversement près de la glace, l'eau de fusion a une teneur en sel qui va s'accroître avec le temps. On a une augmentation de l'effet de fusion de glace et le volume fondu augmente au cours de la descente, La saumure ainsi que l'eau, plus denses que la glace, occupent un volume moindre, ce qui crée des vides et des zonés de fusion qui fragilisent le voisinage et de proche en proche l'ensemble de l'iceberg. La fusion demandant de la chaleur à l'environnement, celle-ci peut titre fournie par les agents naturels de réchauffement, telle une circulation d'air ambiant dont la température est supérieure à OOC ou par des agents artificiels tel qu'un chauffage de la saumure, ou l'introduction d'un mélange exothermique. En l'absence d'apport de chaleur extérieur celle-ci doit être amené par conductibilité au travers de la masse environnante et il y a en ce cas un risque de recongélation de loeau de fusion dans le parcours de la saumure, néanmoins la glace recristallisée ainsi formée est moins solide que la glace douce tassée et vieillie du corps de l'iceberg et peut être aisément cassée. La mise en oeuvre de la saumure est faite, comme précédemment décrit, par jets. Le produit peut être introduit sous forme solide dans des trous obtenus par jets de liquides, ou par explosifs. le produit peut, selon une autre forme de distribution, constituer une partie de la charge d'engins explosifs tirés contre l'iceberg, les engins y pénétrant plus ou moins profondément avant d'explo ser et de disperser le produit. Selon un autre mode de mise en oeuvre faisant appel à l'action d'une saumure, on ceinture l'iceberg à la profondeur choisie avec une conduite dont la partie en contact avec l'iceberg est poreuse ou munie d'orifices de relativement faible diamètre, Les extrémités de la conduite sont amarrées à deux bateaux, au moins une de ces extrémités étant branchée à un groupe de pompage injectant une saumure de chlorure de sodium, de potassium ou autre0 Au début de l'opéra- tion une perte de saumure est à envisager du fait de l'irrégularité des parois de l'iceberg Au fur et à mesure de l'enfoncement de la conduite dans la glace par suite des actions combinées de la saumure et des efforts de traction exercés par les bateaux, la perte de saumure diminuera et le rendement de l'opération sera meilleur.La découpe étant obtenue par traction de la conduite par deux bateaux de surface, la section sera inclinée et facilitera le glissement l'un sur l'autre des deux morceaux d'iceberge Le même genre d'opération peut 8tre fait dans le sens verticale la conduite sera alors placée sur l'iceberg par tout moyen connu (hélicoptère, canon lance amarre, treuillage etc.). Les extrémités libres de la conduite seront fixées i deux bateaux ou à un bateau et un lest convenable. On obtient la découpe de l'iceberg de la mtme manière que précédemment décrit.Dans la variante utilisant un lest et un bateau la coupe de l'iceberg sera pratiquement totale, Selon un mode de mise en oeuvre plus simple la conduite est posée en surface de l'iceberg et la saumure s'écoule dans la tranchée ouverte par les premiers ruissellements provenant de la conduite. Selon un exemple d'application utilisant de la saumure, on se propose de sectionner un iceberg de 9000000m3 de 60m de haut ayant approximativement 150m de long et 100m de large. La section variable est de 6000m2. Si l'on prend une conduite de 10cm de diamètre pour ouvrir une tranchée dans l'iceberg, le volume de celle-ci sera de 600m3. Pour que la tranchée reste ouverte elle doit contenir de la saumure ou une eau contenant quelques pourcent de sel. Une solution finale à 3 ou 4% en masse de sel est suffisante pour empêcher une recongélation éventuelle. Cette solution provient d'une solution originelle beaucoup plus concentrée. La limite de concentration est celle autorisée par le pompage c'est à dire de l'ordre de 25% pour le chlorure de sodium.Le tonnage de sel nécessaire est de l'ordre de 200 tonnes et la saumure d'origine sera diluée d'environ 8 fois par l'eau de fusion. Selon un xemple d'application utilisant du sel cristallisé pour avoir une solution finale diluée à 0,03 pour un iceberg de 60m de hauteur et pour une surface de 1cm2, il faut 180g de chlorure de sodium. Dans les conditions normales d'emploi, il faudra déposer environ 2 tonnes de sel sur une surface de 1m2 pour obtenir un trou de 6Cm, rempli d'une solos tion dont la teneur finale en sel sera proche de celle de l'eau de mer. Le sel entrant en solution occupe 1,4% en volume0 Comme la glace a un volume de 10% supérieur à celui de leau, après fusion on a un vide d'environ 8%o Avec 2 tonnes de sel on peut liquéfier 60m3 de glace et créer un vide de 5m que ni lteau, ni la glace n'occuperont.Le sel sera dépo sé sous forme de tas individuels ou de talus continus; à la surface de l'iceberg selon la ou les lignes de fragmentation prévues. Pour obtenir une efficacité maximale, le sel doit entre déposé sous forme de tas dont la surface au sel est aussi faibie que possible (dans les limites du calcul présenté ci-dessus) de manière que, par dissolution du ael déposé en surface de l'iceberg, l'on obtienne dans la hauteur totale de celui-ci un cylindre de saumure dont la dilution corresponds à la teneur en sel d'une phase liquide à la température moyenne de l'iceberg Or, pour un iceberg âgé,la température de sa base immergée est celle de liteau de mer dans laquelle il baigne c'est à dire entre O et -20C ce qui empêche la fusion de la glace d'eau douce. Si l'eau de mer est plus chaude, la fusion sera néanmoins très lente parce qutil n'y a pas assez de surface de contact entre l'eau de mer et la glace d'eau douce. La teneur finale recherchée en sel pour la saumure diluée sera donc celle de l'eau de mer et correspondra au percement total de l'iceberg. Selon une forme préférée de mise en oeuvre du procédé selon leinvention on utilise des dispositifs permettant de limiter la surface au sol des tas, par exemple : des conteneurs à fond amovible de forme et de surface déterminées délivrant la quantité prévue de sel cristallisé pour creuser des cheminées traversantes. Ainsi pour un iceberg ayant une hauteur de 60m, on pourra avec 200 tonnes de sel creuser 100 cavernes ou cheminées traversantes d'environ lm2 de section, de manière que la mer puisse pénétrer par les orifices inférieurs et apporter du sel pour permettre ltélargissement des cheminées, Si l'on consi- dère le même iceberg ayant une largeur d'environ 700m, le sel sera déposé sous la forme d'un talus continu d'un mètre de large en traersde l'iceberg et sera rajouté dans la tranchée uniformément de manière que la quantité de sel prévue soit entièrement utilisée. la séparation de l'iceberg s'obtiendra naturellement par le déséquilibre des forces de poussée hydrostatique s'exerçant sur chacune des parties, ou dans le cas où les cheminées ne communiqueraient pas latéralement entre elles par utilisation de projectiles explosifs. REVENDICATIONS 1. Procédé de fragmentation d'iceberg,caractérisé en ce que l'on introduit localement dans l'iceberg des produits amenant des fusions locales qui se déplacent avec les corps initiateurs et les saumures de fusion et créent des canaux et cavités qui diminuent la résistance mécanique de la glace et permettent une pénétration interne d'agents de réchauffement. 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que les produits amenant les fusions sont des saumures alcalines. 3. Procédé selon la revendication 2,caractérîsé en ce que la saumure est de l'eau de mer. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3,cataeté- risé en ce que la saumure est introduite localement sous forme de jets. 5. Procédé selon la revendication 2 ou 3,caractérisé en ce que la saumure est mise en contact avec la surface de la glace par une conduite au moins en partie poreuse. 6. Procédé selon la revendication 2 ou 3,caractérisé en que la saumure est mise en contact avec la surface de la glace par une conduite au moins en partie perforée 7. Procédé selon la revendication 6,caraetérisé en ce que l'on entoure au moins partiellement l'iceberg avec la conduite dont au moins une de ses extrémités, amarée å un bateau, reçoit la saumure. 8. Procédé selon la revendication 1,caractérise en ce que les produits amenant les fusions sont des sels alcalins cristallisés. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que les sels sont introduits dans des trous pratiqués dans la surface de l'iceberg. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9,caractérisé en ce que les sels forment une partie de la charge d'engins explosifs, 11. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que les sels sont disposés sous forme de tas à la surface de l'iceberg. 12. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que les sels seront disposés a la surface de l'iceberg, sous forme d'au moins un tas s'étendant selon la ou les lignes de fragmentation prévues.