Brevet FR2633329A1 — publié le 19891229

La présente invention a pour objet un procédé de traitement in situ des résidus de forage tels des boues contenant une proportion notable d'huile ou autre matière nuisible pour l'environnement ainsi qu'une installation pour l'application du procédé selon l'invention. On sait que l'opération de forage d'un puits nécessite des quantités importantes d'un produit lubrifiant, une huile par exemple, qui est injecté au niveau de la tête de forage et qui est évacué vers la surface au travers des résidus de forage. Ce produit lubrifiant et les résidus de forage forment en se mélangeant une boue particulierement polluante qu'il convient de traiter. La technique actuelle pour le traitement de cette boue consiste tout d'abord en une opération de centrifugation. Cette opération, effectuée sur les lieux même du forage a pour but de séparer de la masse solide la masse liquide qui contient une très forte proportion d'agent lubrifiant. Cette masse liquide peut être stockée à proximité du lieu de forge pour pouvoir être réinjectée dans le puits afin de lubrifier la tête de forage. Les masses solides qui contiennent encore une forte proportion de produits nocifs doivent être acheminées vers une unité d'incinération qui peut se trouver très éloignée du lieu de forage. Cette évacuation obligée de déchets solides trouve sa traduction dans un accroissement notable du cout d'exploitation. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients précédemment énoncés en mettant en oeuvre un procédé de traitement des boues de forage in situ et une installation de traitement qui puisse être déplacée de forage en forage afin d'éviter toute évacuation des déchets vers les centres d' incinération. A cet effet, le procédé selon l'invention pour le traitement des boues de forage contenant une proportion notable de produits lubrifiants ou autres produits nuisibles pour l'environnement, se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste à broyer les particules solides de la boue de forage puis à essorer cette boue par pressage afin de séparer l'une de l'autre la masse liquide et la masse solide, à assécher et bruler la totalité de la masse solide, à stocker en partie ou en totalité la masse liquide et/ou à bruler en partie ou en totalité cette masse. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste également à récupérer les gaz et fumées résultant de la combustion des matières solides et liquides à laver en continu ces gaz et fumées à l'aide d'un agent de lavage et à réintroduire en continu ou non l'agent de lavage usagé dans la zone d'essorage et à répéter l'opération jusqu'à obtention de gaz propres. Avantageusement, l'agent de lavage utilisé dans le cadre de ce procédé est de l'eau. L'installation de traitement pour la mise en oeuvre du procédé sus-énoncé se caractérise essentiellement en ce qu'elle comprend au moins un broyeur qui reçoit la boue de forage, au moins une machine d'essorage qui reçoit la boue broyée et la divise en une masse liquide et en une masse solide, au moins un four dans lequel est brulée la totalité de la masse solide et éventuellement une partie ou la totalité de la masse liquide, au moins une cuve de stockage dans laquelle est stockée en partie ou en totalité la masse liquide de la boue en vue d'une réutilisation ultérieure en tant qu'agent lubrifiant et une unité de lavage des gaz résultant de l'incinération des masses solides et liquides. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se reférant au dessin annexé qui est un schéma de l'installation selon l'invention. Telle que représentée, l'intallation selon l'invention est destinée à être montée sur une ou plusieurs remorques tractées et est constituée par au moins un premier moyen de transport 1 qui récupère les boues de forage en sortie du puits et les amène à au moins un broyeur 2 dans lequel les particules solides contenues dans ces boues sont divisées par broyage, par au moins une machine d'essorage 3 qui reçoit la boue broyée et la divise en une masse liquide et en une masse solide, par au moins un four 4 dans lequel est brulée la totalité de la masse solide et éventuellement, une partie ou la totalité de la masse liquide, par au moins une cuve 5 de stockage dans laquelle est stockée en partie ou en totalité la masse liquide de la boue en vue d'une réutilisation ultérieure en tant qu'agent lubrifiant et par au moins une unité de lavage 6 des gaz et fumées résultant de l'incinération des masses solides et liquides. Le premier moyen de transport 1 pourra être constitué par un convoyeur du type tapis roulant. Ce moyen de transport sera suffisamment long de façon à maintenir à distance du puits l'unité de traitement. Préférentiellement, la distance entre le puits et le broyeur est de 30 mètres environ. En considérant le sens d'écoulement des boues par rapport à la structure fixe du premier convoyeur, le broyeur 2 est disposé sous ltextrémité aval du convoyeur de façon à ce que les boues s'y écoulent par gravité. Ce broyeur a pour objet de diviser, fragmenter les matériaux durs contenus dans la boue afin que cette dernière puisse par la suite être plus facilement traitée par les différents postes de l'installation. A titre d'exemple non limitatif, la taille des matériaux durs après broyage est inférieure à 2 mm. A la sortie du broyeur est disposée un bac 7 de réception des produits dans lequel débouche une conduite 8 qui recupère les boues broyées et les amène vers la machine d'essorage 3. Préférentiellement à cette conduite 8 est associée une pompe 9 d'un type connu qui force ou accélère la circulation des boues dans la dite conduite depuis le bac 7 de réception du broyeurvers la machine d'essorage 3. Selon la forme préférée de réalisation, la machine d'essorage comprend deux tapis sans fin juxtaposés montés l'un au-dessus de l'autre tournant chacun suivant un sens inverse du sens de rotation de l'autre et définissant tous deux une chambre de pressage. Les boues à essorer sont introduites entre ces deux tapis et l'essorage est effectué par pressage de ces derniers sur les boues. Chaque tapis est constitué en un matériau perméable aux liquides contenus dans les boues, ce qui permet la séparation l'une de l'autre de la masse liquide et de la masse solide, la masse liquide s'écoulant au travers du tapis vers un bac de réception 10 ou elle est récupérée et la masse solide étant véhiculée, grâce au mouvement des tapis, vers l'extrémité aval de la chambre de pressage. La masse solide en sortie de la machine de pressage pourra être récupérée par un deuxième moyen de transport par exemple un tapis roulant et être acheminée par ce moyen de transport, vers le four 4 d'incinération pour y être brulée. Dans le bac 10 de réception équipant la machine de pressage sont récupérés des liquides qui ont été utilisés lors du forage en tant qu'agent lubrifiant. Dans ce bac de réception débouche une conduite 11 qui récupère la masse liquide et la véhicule en partie ou en totalité vers la cuve de stockage 5 pour pouvoir être réutilisée par la suite toujours en tant qu'agent lubrifiant. Préférentiellement, une pompe 12 est disposée sur cette conduite de façon à forcer ou accélérer la circulation du liquide depuis le bac de récupération vers la cuve de stockage. Selon la forme préférée de réalisation en aval de la pompe 12, à la conduite 11 de remplissage de la cuve de stockage 5 vient se connecter une autre conduite 13 qui débouche dans le four d'incinération de façon à pouvoir véhiculer vers ce dernier pour être y brulée la totalité ou une partie seulement de la masse liquide puisée dans le bac de récupération. En aval du point de connection de la conduite l1 avec la conduite 13 sont disposés deux vannes 14, 15 respectivement sur l'une et l'autre conduite. Ces vannes ont chacune pour but de fermer ou d'ouvrir le passage du liquide dans leur conduite respective. Ces vannes pourront fonctionner de manière alternée, c'est à dire que lorsque l'une ouvre le passage du liquide dans sa conduite, l'autre le ferme. Le four d'incinération pourra être du type rotatif et pourra comprendre en partie arriere un ou plusieurs bruleurs 16 et en partie avant une gueule de chargement 17 associée à un organe 18 de chargement en matière solide. Le four est doté d'un réservoir 34 contenant un combustible liquide qui est conduit au bruleur 16 par une conduite 35. L'organe de chargement 18 pourra être constitué par une vis d'archimède. Le four possede un orifice d'évacuation des cendres associé à une trémie 19 de récupération qui conduit les cendres vers un sac. Il est à noter que les cendres récupérées en raison de leur composition peuvent être mélangées à de la terre pour former du terreau. De préférence, la conduite 13 est terminée par un injecteur non représenté et débouche dans la chambre de combustion du four côté bruleur 16. L'injecteur ou pulvérisateur que possède cette conduite est positionné en avant du bruleur. Préférentiellement, entre la conduite 13 et la copduite 35 d'alimentation du bruleur 16, est prévue une dérivation constituée par une conduite 36 de façon à ce que le liquide véhiculé par la conduite 13 puisse venir alimenter le bruleur 16. En amont du point de connection avec la conduite 36, la conduite 35 est dotée d'une vanne de sectionnement 37 qui ouvre ou ferme le passage interne de cette conduite. En aval du point de connection avec la conduite 36, la conduite 13 pourra être pourvue d'une vanne 38 de sectionnement pour ferou ouvrir le passage interne de cette conduite. De même, une vanne 39 de sectionnement pourra être également disposée sur la conduite 36. L'orifice d'évacuation des fumées du four est associé à une conduite 20 pourvue d'un accélérateur 21 pour véhiculer et forcer la circulation des gaz et fumées vers l'unité de lavage 6. Cette unité 6 de lavage d'un type connu pourra être constituée par au moins une colonne verticale qui comporte en partie inférieure des aménagements aptes à faciliter la formation d'un effet de cyclone. La conduite 20 débouche dans cette partie inférieure. En partie supérieure, cette colonne comporte un orifice d'évacuation des gaz et fumées propres. Dans la colonne en partie supérieure, est pulvérisé à l'aide de tous moyens connus un agent de lavage par exemple de l'eau. L'eau pulvérisée en s'écoulant vers le bas vient à la rencontre des gaz et fumées et débarrasse ces derniers des particules qu'ils véhiculent. En partie inférieure, la colonne comporte un orifice d'évacuation des eaux sales. Cet orifice est associé à une conduite 22 comportant une pompe 23 ou accélérateur et réinjecte l'eau sale dans le circuit de traitement des boues de préférence en amont de la machine d'essorage. Selon la forme préférée de réalisation, l'unité 6 est constituée par deux colonnes verticales disposées toutes deux en série. La première colonne reçoit du four 4 les gaz à laver. Ces gaz sont récupérés en extrémité supérieure de la première colonne et introduit en extrémité inférieure de la seconde. Ces deux colonnes seront alimentées en eau à partir de la même conduite 29 et leur orifice d'évacuation des eaux sales sera connecté à la même conduite 22. L'installation de traitement selon l'invention est également pourvue d'un circuit de lavage de la machine d'essorage. Le circuit de lavage comprend une cuve 24 de stockage d'eau comportant un orifice d'évacuation associé à une conduite 25 sur laquelle est montée une pompe 26 ou accélérateur. Cette conduite débouche au niveau de l'essoreuse. Préférentiellement dans le bac 10 de l'essoreuse -débouche une seconde conduite 27 associée à une pompe 28 qui achemine l'eau de lavage récupérée vers la cuve 24 de stockage, de façon à ce que le lavage de la machine essoreuse puisse être opéré en circuit fermé. Préférentiellement, la colonne de lavage sera alimentée en eau à partir de cette cuve par l'intermédiaire d'une conduite 29 associée à une pompe 30 ou accélérateur. L'installation selon l'invention sera pourvue de tous les organes de sécurité et tous les organes de contrôle nécessaires pour son fonctionnement de manière automatique. L'installation pourra être pourvue en aval du broyeur sur le circuit de cheminement des boues d'au moins une réserve tampon afin que le traitement des boues ne soit entrepris qu'à partir d'une quantité minimale. De plus, au premier convoyeur pourra être associé un système pesée 33 de la quantité de boue qu'il transporte et les éléments moteurs de ce convoyeur pourront être arrêtés si la quantité transportée est inférieure à un minima. A la cuve de stockage 5 pourra être associée une conduite 31 avec pompe ou accélérateur 32 pour réinjecter le liquide stocké dans le puits, ce liquide étant un agent lubrifiant. I1 va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des boues de forage contenant une proportion notable de produits nuisibles pour l'environnement caractérisé en ce qu'il consiste à broyer les particules solides de la boue de forage puis à essorer cette boue par pressage afin de séparer l'une de l'autre la masse liquide de la masse solide, à assécher et bruler la totalité de la masse solide, à stocker en partie ou en totalité la masse liquide et/ou à bruler en partie ou en totalité cette masse. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste également à récupérer les gaz et fumées résultant de la combustion des matières solides et liquides à laver en continu, ces gaz et fumées à l'aide d'un agent de lavage et à réintroduire en continu l'agent de lavage usagé dans la zone d'essorage et à répéter l'opération jusqu 'à obtention de gaz propres. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'agent de lavage est de l'eau. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini aux revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'elle est constituée par au moins un premier moyen de transport (1) qui récupere les boues de forage en sortie du puits et les amène à au moins un broyeur (2) dans lequel les particules solides de ces boues sont divisées par broyage, par au moins une machine d'essorage par pressage (3) qui reçoit la boue broyée et la divise en une masse liquide et en une masse solide, par au moins un four (4) dans lequel est brulée la totalité de la masse solide et éventuellement une partie ou la totalité de la masse liquide, par au moins une cuve (5) de stockage dans laquelle est stockée en partie ou en totalité la masse liquide de la boue en vue d'une réutilisation ultérieure et par au moins une unité (6) de lavage des gaz et fumées résultant de l'incinération des masses solides et/ou liquides. 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un circuit de lavage de la machine d'essorage. 6. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle est pourvue en aval du broyeur, sur le circuit de cheminement des boues, d'au moins une réserve tampon. 7. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'au premier convoyeur 1 est associé un système de pesée (33) de la quantité de boue qu'il transporte. 8. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'a la machine d'essorage est associé un bac (10) qui récu père la masse liquide, que dans ce bac débouche une conduite 11 pour véhiculer la masse liquide vers la cuve de stockage (5) qu'à cette conduite (11) est connectée une conduite (13) qui débouche dans la chambre de combustion du four du côté du ou des bruleurs (16) que comporte ce dernier. 9. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir (34) contenant un combustible liquide qui est conduit au bruleur (16) par une conduite (35). 10. Installation selon les revendications 8 et 9 caractérisée en ce qu'elle est dotée d'une dérivation entre la conduite (13) et la conduite (35) constituée par une conduite (36) et que des vannes de sectionnement (37), (38) et (39) sont respectivement montées sur les conduites (35), (13) et (36) de façon à ce que le ou les bruleurs puissent être alimentés par le liquide véhiculé par la conduite (13). 11. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'a l'orifice d'évacuation des cendres du four (4) est associée une trémie (19) qui conduit ces dernières vers un sac. 12. Installation selon l'ensemble des revendications 4 à 11 caractérisée en ce qu'elle est montée sur une ou plusieurs remorques.