Brevet FR2590363A1 — publié le 19870522

1. La présente invention concerne les techniques de stockage souterrain de produits liquides ou gazeux, notamment des gaz comprimés liquéfiables non solubles dans l'eau, et en particulier des hydrocarbures. La réalisation d'un tel stockage comprend le creusement d'une ou de plusieurs cavernes, de toutes formes et dimensions appropriées, tenant compte de l'exploitations. envisagée et de la nature du terrain, ou l'aménagement de vides naturels ou artificiels existants tels que mines, carrières, etc. Le stockage se trouve à une certaine pro- fondeur en dessous du niveau de la nappe phréatique dans un massif plus ou moins perméable saturé d'eau. La pression du produit stocké est généralement supérieure à la pression atmosphérique, et il faut s'assurer de l'étanchéité de la caverne, c'est-à-dire de l'impossibi- lité pour le produit de pénétrer dans le terrain par infil- tration. Cette étanchéité est généralement obtenue par un écoulement d'eau continu dans la caverne depuis le massif à travers les parois de la caverne. A pression sensiblement constante, un régime d'écoulement permanent s'établit, et on a admis dans l'art antérieur qu'il fallait avoir une hauteur, entre le sommet de la caverne et le point bas de la nappe phréatique, au moins égale à la pression du gaz dans la caverne, exprimée 2. en hauteur d'eau, pour que le produit stocké ne s'infiltre pas dans le massif, c'est-à-dire pour qu'il n'y ait pas de fuite, la différence étant considérée comme une marge de sécurité. Le brevet français no 2 473 618 (GEOSTOCK) concerne une méthode à mettre en oeuvre pour que cette marge de sécurité soit aussi faible que possible, et intro- duit une grandeur homogène à une pression appelée paramètre de forme qui permet d'apprécier la marge de sécurité mini- male à prendre en compte. Cependant, ces considérations ne sont applica- bles qu'en régime permanent. Lorsque la pression varie dans la caverne, par exemple lors de la mise en pression de la caverne jusqu'à une pression dite d'épreuve pour éprouver son étanchéité, ou lors d'un apport de produit à une tem- pérature supérieure à la température de stockage, le régime d'écoulement autour de la caverne n'est plus permanent et il apparaît des phénomènes transitoires qui peuvent inverser le sens de l'écou- lement d'eau et donc permettre l'infiltration de produit dans le massif sur une certaine frange autour de la caver- ne. La caverne n'est alors plus étanche au sens précédem- ment décrit. Ces phénomènes transitoires tendent ensuite à disparattre progressivement et on s'achemine à nouveau vers un régime permanent. La durée des phénomènes transitoires dépend de la nature et de la perméabilité du massif. Ainsi, si le paramètre de forme évoqué ci- dessus est un critère d'étanchéité statique, il restait à mettre au point un critère d'étanchéité dynamique, c'est- à-dire à pression variable. C'est là l'objet de la présente invention. L'un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de prévision et de surveillance de l'étanchéité d'une caverne souterraine réalisée dans un mas- sif imprégné d'eau, notamment lorsque la pression du produit varie. 3. L'écoulement de l'eau entre le massif et la caverne se fait selon les potentiels de pression hydrauli- que décroissants, le potentiel de pression hydraulique 0 en un point étant défini par la relation: 0 = P p- pgz 0: potentiel au point considéré p: pression au point considéré p: densité de l'eau g: 9,81 N/m2 z: hauteur d'eau. La vitesse v de l'écoulement est alors de la forme v = -k grad Selon la présente invention, un procédé de prévision et de surveillance de l'étanchéité d'une caverne souterraine réalisée dans un massif imprégné d'eau comprend: - la détermination ou le calcul du gradient du du potentiel 0 en tout point du massif sur une certaine frange autour de la caverne à l'aide d'un modèle avantageusement par élé- ments finis ou son observation ou sa mesure sur une maquette à échelle réduite de la caverne; - la détermination d'une vitesse de montée en pression possible dans cette caverne à partir desdits calculs et mesures; - la surveillance du gradient du potentiel de pression hydraulique 0 in situ pendant la montée en pression dans la caverne au moyen de capteurs de pression, places autour de la caverne, pour contrôler que le gradient ne s'inverse pas. - 4. On place avantageusement les capteurs de pres- sion sur au moins une ligne d'écoulement probable à raison d'au moins deux capteurs selon chaque ligne d'écoulement probable, l'un des deux capteurs étant situé relativement près de la caverne, de un à quelques mètres. 5. REVENDICATIONS 1. Procédé de prévision et de surveillance de l'étanchéité d'une caverne souterraine réalisée dans un massif imprégné d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend: - la mise en pression progressive dans la caverne; - la surveillance du gradient du potentiel de pres- sion hydraulique 0 dans le massif pendant la montée en pression dans cette caverne au moyen de capteurs de pression placés autour de la caverne pour con- trôler que ledit gradient ne s'inverse pas. 2. Procédé de prévision et de surveillance de l'étanchéité d'une caverne souterraine réalisée dans un massif imprégné d'eau selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend: - - le calcul du gradient du potentiel de pression hy- draulique 0 en tout point du massif sur une certaine frange autour de la caverne à l'aide d'un modèle de calcul ou sa mesure sur une maquette à échelle ré- duite de la caverne; - la détermination d'une vitesse de montée en pres- sion possible dans cette caverne à partir desdits calculs et mesures; - la mise en pression progressive dans la caverne; - la surveillance du gradient du potentiel de pres- sion hydraulique 0 dans le massif pendant la montée en pression cans cette caverne au moyen de capteurs de pression placés autour de la caverne pour contrô- ler que ledit gradient ne s'inverse pas. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits capteurs de pression sont placés autour de la caverne sur au moins une ligne d'écou- lement probable à raison de au moins deux capteurs de pres- sion disposés selon chaque ligne d'écoulement probable, 6. l'un des capteurs d'une ligne étant situé relativement près de la caverne, de un à quelques mètres de sa paroi. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits capteurs de pression comprennent des piézomètres. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce que ledit modèle de cal- cul est par éléments finis.