Brevet FR2576919A1 — publié le 19860808

- 1- DISPOSITIF DE LUTTE CONTRE L'ENTARTRAGE D'UN RESEAU D'ECOULEMENT DE FLUIDE. Cette invention concerne un dispositif destiné à lutter contre l'entartrage d'un réseau d'écoulement de fluide. Le problème de l'entartrage des canalisations de fluide associées aux puits de pétrole, aux puits d'eau, aux systèmes d'échangeurs de chaleur et aux chaudières à vapeur est bien connu. En particulier, le problème se pose de façQn cruciale lorsque la teneur en minéraux des fluides qui circulent dans une installation de puits est élevée, car cela entraîne un dépôt et un entartrage considérables dans les canalisations de fluides, les pompes et les autres équipements associés à l'installation de puits et finalement provoque des problèmes d'exploitation. De nombreuses solutions à ce problème ont été proposées, comme décrit, par exemple, dans les Brevets Américains No 3 448 034 et 3 486 999 et le Brevet Irlandais No 39035. La tige allongée décrite dans ce dernier brevet s'est avérée capable de donner de très bons résultats. Cependant, l'un des problèmes posés par ce dispositif tient au fait que la tige allongée elle-même se recouvre de tartre au bout d'un certain temps d'utilisation et son efficacité diminue donc au-delà d'une certaine période de temps et finalement s'arrête. En fait, dans certains réseaux d'eau chaude, dans lesquels de telles tiges sont actuellement utilisée, il faut recourir à une pompe de recirculation pour réduire au minimum l'entartrage de la tige, en pompant l'eau à une vitesse suffisante pour fouetter la surface de la tige et empêcher le tartre de s'y déposer. La raison pour laquelle la tige allongée se recouvre de tartre n'est pas totalement expliquée. Néanmoins, on a observé que l'efficacité de la tige allongée contre l'entartrage des canalisations de fluides dure :GO jusqu'à ce qu'elle soit elle-même entartrée. Un des buts de la présente invention est de proposer un dispositif destiné à lutter contre l'entartrage de réseaux d'écoulement de fluides, lequel est également capable de résister à son propre entartrage. Selon l'invention, il est proposé un dispositif pour lutter contre.'entartrage d'un réseau d'écoulement de fluide, comprenant une eaYe!oppe adaptée pour étre r-ccordée au réseau d'écoulement de -2- fluide et plusieurs éléments métalliques de forme sensiblement sphérique retenus avec un certain jeu à l'intérieur de l'enveloppe. Les éléments de forme sensiblement sphérique peuvent contenir n'importe quel métal ou alliage approprié à la prévention ou à la réduction de l'entartrage des canalisations de fluides,.par exemple, l'un quelconque des alliages décrits dans les trois brevets de l'art antérieur mentionnés ci-dessus, et également du zinc ou du cuivre purs. En général, ces alliages comprennent un certain nombre des constituants suivants: cuivre, zinc, nickel, étain, plomb, fer, antimoine, soufre, manganèse et silicium. Les dimensions de l'enveloppe et le volume global des éléments de forme sensiblement sphérique sont de préférence calculés pour empêcher toute réduction importante de la pression, ou du débit, du fluide qui, en service, passe dans l'enveloppe. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin unique annexé lequel est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention. En référence au dessin, il est présenté une enveloppe portant dans son ensemble la référence 10, l'enveloppe étant pourvue d'une entrée 11 et d'une sortie 12 disposées respectivement aux extrémités opposées d'un logement intermédiaire 13 dont la section est supérieure à celle de l'entrée et de la sortie. L'entrée 11 et la sortie 12 ont un diamètre adapté pour pouvoir être raccordées, d'une manière classique, à un réseau d'écoulement de fluide, par exemple un puits de pétrole ou un puits d'eau, ou bien une chaudière à vapeur. Le logement 13 possède, retenus avec un certain jeu à l'intérieur de celui-ci, plusieurs éléments 14 de forme sensiblement sphérique dont chacun est fait d'un alliage de cuivre, zinc, nickel et étain coulé dans le sable. Les éléments 14 sont de préférence composés chacun d'un alliage suivant les pourcentages indiqués pour la tige allongée dans le Brevet Irlandais No 39035, ou bien de zinc ou de cuivre purs. Les éléments 14 de forme sensiblement sphérique sont retenus à l'intérieur du logement à l'aide de deux plaques perforées 15 et 16 espacées l'une de l'autre. La plaque perforée 15 est fixée par n'importe -3- quel moyen classique dans le logement 13, et se trouve décalée légèrement vers l'intérieur du logement 13 depuis un orifice de sortie 17. De la même manière, la plaque perforée 16 est décalée légèrement vers l'intérieur du logement 13 depuis un orifice d'entrée 18. De plus, une extrémité 19 de la plaque perforée 16 est fixée à l'aide d'une charnière à la surface interne 21 du logement 13.L'extrémité libre 22 de la plaque 16 peut être fixée par n'importe quel moyen classique à la surface interne 21 juste en face de la charnière 20. La plaque perforée 16 peut ainsi pivoter de la position fermée désignée par la référence 16 à une position ouverte désignée par la référenee 16', de sorte que les éléments 14 peuvent être insérés dans l'enveloppe 10 ou en être retirés par l'entrée Il et l'orifice 18. Il est entendu que la forme de la plaque perforée 16 sera déterminée par la forme du logement 13. Par exemple, si le logement 13 est de forme circulaire (vu dans le sens de la flèche A) la plaque perforée 16 devra peut être avoir une forme ovale ou autre pour pouvoir être ouverte. En service, l'enveloppe 10 est installée dans un réseau d'écoulement de fluide (non représenté) tel qu'un puits de pétrole ou d'eau, un système d'échangeurs de chaleur ou une chaudière à vapeur, le logement 13 étant placé dans une position sensiblement verticale, comme représenté sur le dessin, de sorte que le fluide doit être pompé vers le haut dans le sens de la flèche B pour passer dans le logement 13. Le diamètre de l'entrée 11 et de la sortie 12 correspond au diamètre de la canalisation ou du cubage du réseau d'écoulement de fluide. En outre, l'entrée 11 et la sortie 12 peuvent présenter des filetages externes (non représentés) pour permettre l'installation de l'enveloppe 10 dans le réseau d'écoulement de fluide, ou bien, l'enveloppe 10 peut être fixée au réseau d'écoulement de fluide par n'importe quelle méthode approprée. Tandis que le fluide circule dans le réseau, il pénètre dans l'entrée 11 et passe ensuite dans le logement 13 par l'orifice 18. Puis le fluide sous pression s'écoule dans les espaces qui séparent les élèments 14, et les éléments 14 ont tendance à remonter dans le logement 12. Comme la partie logement 13 est placée dans une position sensiblement verticale, les éléments 14 ont également tendance à retomber sous l'effet de la force de gravité. Ainsi, le passage du fluide dans l'enveloppe 10 -4- oblige-t-il les éléments 14 à frotter les uns contre les autres d'une manière sensiblement aléatoire. On pense que c'est ce frottement mutuel des éléments 14 qui empêche ces derniers de se recouvrir de tartre. Si l'écoulement du fluide dans le réseau peut en général être laminaire, on considère que dans la zone des éléments 14 l'écoulement du fluide est sensiblement turbulent, entrainant ainsi un contact étendu entre le fluide et la surface des éléments 14, de sorte qu'il se produit une polarisation efficace des minéraux contenus dans le fluide. De plus, la forme sensiblement sphérique des éléments 14 assure globalement une grande surface de contact avec le fluide. Mais, il faut aussi considérer que les dimensions de la partie logement 13 et le volume global des éléments 14 sont calculés de façon à empêcher toute réduction importante du débit, ou de la pression, du fluide circulant dans l'enveloppe 10. On pense que l'écoulement turbulent suscité dans la zone des éléments 14 entraîne des réductions de pression locales instantanées qui peuvent avoir sensiblement les mêmes effets que la chute de pression à travers la tige allongée, et provoque aussi des modifications de pH localisées à la surface de l'alliage, également dues à la différence de potentiel intervenant entre le zinc pur, le cuivre et l'alliage, comme décrit dans le Brevet Irlandais No 39035, lesquelles modifications de pH sont amenées à réduire les tendances à l'entartrage et à influer favorablement sur la taille des sédiments et donc sur leur propension, ou leur capacité, à se déposer sur la surface des équipements. Le mouvement des éléments 14 contre la surface interne 21 du logement 13 a également une action directe de prévention contre l'accumulation de tartre sur cette surface. Dans une variante du mode de réalisation de l'invention, les éléments 14 peuvent être magnétisés. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la plaque perforée 16 est fixe et il n'est pas possible d'enlever les éléments de l'enveloppe 10. Le mode de réalisation de l'invention présente les avantages suivants: Premièrement, l'utilisation d'éléments 14 de forme sensiblement sphérique augmente de façon effective la surface de contact avec le fluide, et accroit ainsi l'efficacité du traitement. -5- Deuxièmement, les éléments 14 peuvent être facilement enlevés et de nouveaux éléments insérés au bout d'un temps d'utilisation prédéterminé. Si les éléments 14 sont effectivement entartrés, à la suite par exemple de la stagnation d'un fluide dans la canalisation pendant une longue période de temps, les éléments 14 peuvent alors être facilement enlevés et détartrés dans un bain acide avant d'être réinsérés dans la canalisation. Troisièmement, les éléments 14, en raison de leur frottement mutuel, ne peuvent pas se recouvrir d'oxydes ni de dépots calcaires. Si la présente invention a été précédemment décrite en relation avec la lutte contre l'entartrage d'un réseau d'écoulement de fluide, il est entendu que l'invention trouve également des applications dans le domaine de la lutte contre la contamination biologique d'un réseau d'écoulement de fluide. -6- REVENDICATIONS 1. Dispositif pour lutter contre l'entartrage d'un réseau d'écoulement de fluide, comprenant une enveloppe (10) adaptée pour être raccordée au réseau d'écoulement de fluide et, à l'intérieur de l'enveloppe, des moyens métalliques dont la surface est exposée au fluide circulant dans l'enveloppe, caractérisé en ce que les moyens métalliques comprennent plusieurs éléments métalliques (14) de forme sensiblement sphérique retenus avec un certain jeu à l'intérieur de l'enveloppe (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sphériques (14) contiennent un alliage de cuivre, zinc, nickel et étain. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (10) est pourvue d'une entrée (11) et d'une sortie (12) disposées respectivement aux extrémités opposées d'un logement (13). le logement ayant une section supérieure à celle de l'entrée et de la sortie, et en ce que les éléments sphériques (14) sont retenus avec un certain jeu à l'intérieur du logement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments sphériques (14) sont retenus avec un certain jeu à l'intérieur du logement (13) entre deux plaques perforées (15,16). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des plaques perforées (15,16) est placée à l'intérieur par rapport à l'extrémité correspondante du logement. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'une au moins des plaques (16) est articulée à l'aide d'une charnière (20) à l'intérieur du logement (13) de manière à permettre l'enlèvement et le remplacement des éléments sphériques (14). 7. Procédé pour lutter contre l'entartrage d'un réseau d'écoulement de fluide, caractérisé en ce qu'il consiste à raccorder au réseau d'écoulement de fluide un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et à obliger un fluide à passer dans ce dispositif, le dispositif étant orienté de telle façon que le fluide est pompé vers le haut pour passer à travers les éléments sphériques (14) ce qui suscite chez ces derniers une tendance à remonter sous l'effet de la pression du fluide et à retomber sous l'effet de la force de gravité et, donc un frottement mutuel d'une manière aléatoire.