Brevet FR2675843A1 — publié le 19921030

Dispositif d'extinction de puits éruptif liquide en feu' atmospherique de récupération par inertie La présente invention concerne un dispositif pour éteindre et maitriser un feu de tête de puits de pétrole,spécialement conçu pour pouvoir ramener ensuite au plus vite et à moindre coût ces têtes de puits à une utilisation normale. -Le dispositif objet de la présente invention , est tout spécialement étudié pour assurer l'extinction sans destruction des têtes de puits de pétrole enflammés, telles les centaines de têtes enflammées au KOWEIT en 1991, -Etat de l'art: De nombreuses solutions, faisant appel à des procédés de bouchage ou colmatage progressif des canalisations, afin de réduire progressivement le débit puis l'arrêter totalement, de soufflage de laflamme par des moyens pyrotechniques puissants, soufflant par manque d'oxygène la combustion ont été et sont mises en pratique avec un certain succès, mais semblent présenter une mise en oeuvre longue , difficile et aléatoire amenant de plus des destructions imprévisibles dans le cas des procédés pyrotechniques violents employés. -Par comparaison avec ces solutions, la présente invention offre l'avantage d'une solution douce, non destructive, conservant en l'état la structure des têtes de puits , assurant l'extinction rapide et non destructive de celles ci et la rerépartition correcte des éléments composant les produits pétroliers extraits ou éruptifs, ce qui assure une remise en exploitation ultra rapide, (sans controle de débit immédiat de la tête de puits éteinte). -L'extinction de la tête étant acquise, la réparation à température ambiante de la tête de puits est ensuite effectuée par des procédés traditionnels, lorsque les conditions de température aux abords immédiat de la tête de puits redeviennent raisonnables pour effectuer la réparation. -La structure mobile du dispositif facilite son utilisation rapide sur différents sites de travail. Principe utilisé: Combinaison de moyens permettant l'interception par inertie forcée du jet éruptif puis étouffement par transit en canalisation forcée du jet éruptif liquide gaz sous atmosphère non oxygénée, permettant le déport vers un separateur de phases liquides et gazeuse, associé à un ensemble d'evacuation séparée des composants gazeux et liquide permettant de réduire au minimum la combustion de la phase liquide (à particules solides) , celle ci étant tour à tour confinée hors comburant. -Le dispositif assure le déport temporaire à distance de sécurité de la tête de puits endommagée et brulante, des dégagements liquides et des dégagements gazeux éruptifs ,ceux ci étant consécutivement soustraits à la condition présence de comburant en ambiance chaude, puis soustrait à bonne distance de la source de chaleur initiale au risque d'enflammement. résultat cause : chaleur : comburant : carburant :feu Puits éruptif enflammé : chaleur + oxygène + gaz +liquide :oui objet invention déport + confinement extinction par confinement : chaleur : NON gaz + liquide :non puis transport + confinement : peu : NON :gaz + liquide :non puis séparation en confinement : peu : NON :gaz :non : " : peu :NON : liquide :non Brulage des gaz : : : oui Transport pipeline du produit liquide. : non Cette combinaison de moyens permet une réduction quasi immédiate très significative de la masse de produit combustible en combustion effective, (éventuellement de 95 pour cent en quelques minutes ),d'ou réduction proportionnelle très significative des dégagements calorifiques et toxiques -La torchère déportée dont nous choisissons librement la position dissipe une énergie très inférieure à celle du jet éruptif, car n'entraine pas la combustion du liquide éruptif déja séparé,et de plus est située à l'endroit choisi le plus adapté pour ne pas créer de risque. -Une seconde tête de capture, complémentaire de la tête à inertie principale,peut compléter le dispositif,celle ci adaptée à l'aspiration par pression mécaniquement controlée des gaz résiduels fuyant à la jonction de la tête de puits avec la tête entrainant directement ces gaz vers une torchère et permet de réduire le dégagement calorifique aux abords de la jonction à inertie. Description Les principales caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des figures associées, et montrant à titre explicatif, mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'esprit de l'invention. -figure 1: la figure 1 représente schématiquement l'ensemble des moyens mis en oeuvre pour obtenir l'extinction du puits éruptif. Fonctionnement du dispositif: On installe le dispositif à proximité d'une tête de puit (1) qui brule sans controle.Après s'être assuré de l'utilisation possible d'un pipeline (2) pour évacuer et recueillir et exploiter le brut issu du puits , mise en place d'un ensemble de pompage de brut (3) qui assurera un pompage sous forte dépression primaire du brut recueilli dans le dispositif de dégazage (4),un dispositif de controle du remplissage (5) de la ou des cuves mobiles de dégazage permet de réguler l'activité du système d'aspiration liquide afin de limiter le risque de désamorçage des pompes et la contre diffusion intempestive d'air extérieur ,et d'adapter le débit évacué au débit extrait ou éruptif. -Un dispositif de capture à inertie (6), du jet éruptif , est approché en position d'interception des gaz et produits éruptifs par un système mécanique lié à une grue conventionnelle (12)de la figure 2 et conduit le mélange capturé par gravitation et effet inertiel combinés par le conduit principal(8) débouchant dans un dégazeur (4) qui assure la séparation des composantes gazeuses et liquides. La tête de capture (6) et la partie avant de la canalisation (9)de forçage sont refroidis (intérieurement ou par contact intime d'un serpentin) par la circulation d'eau sous pression régulant la température dans une plage convenable, la température intérieure du conduit( 9) et de la tête (6) -Une réserve d'eau (7) associée à une pompe à eau haute pression (11) assurent le renouvellement de l'eau à la pression maximale autorisée par les trop pleins calibrés pour la température de service maximale choisie. Cette solution de refroidissement par évaporation haute pression pourrait être bien évidemment remplacée par un système à déplacement calorifique en circuit fermé à l'eau, au sodium ou autre, sans évidemment sortir du cadre des revendications annexées. -La canalisation principale (8), ne nécessite éventuellement plus de refroidissement à distance éloignée des anciennes sources de chaleur Le mélange confiné dans ce tube ne se consummant plus, par manque de comburant perd progressivement sa chaleur et se stabilise légérement au dessus de la température d'éruption du puits.(après stabilisation du processus) -Le dégazeur (4) à forte surface d'échange permet la séparation des gaz et de la composante liquide et solide du produit éruptif -La phase gazeuse, composante enflammable immédiatement est ensuite acheminée par aspiration forcée vers un site voisin de brulage gaz ou sur une torchère (10) directement solidaire du dégazeur, oubien encore vers un système de distribution ou stockage adapté. en pratique la torchère étant temporairement préférable peut être utilisée sans aspiration forcée. -La phase liquide est acheminée par un système de pompage (3) vers un ou plusieurs pipelines (2) ou réservoirs de grande capacité , pouvant absorber en continu durant le temps nécessaire au refroidissement du site ,le débit non controlable du puits éruptif. Le dispositif torchère (10)comporte un boute-feu permanent (16) permettant d'assurer la combustion des gaz évacués. Le dispositif dégazeur est équipé des systèmes de sécurité traditionnels anti-retours et anti-explosion en usage. -la figure 2 représente la même configuration symbolisée ici vue du ciel, un ensemble grue (12) (pouvant être remplacé bien sur par tout autre moyen mécanique) assurant ici le positionnement de la tête (6) au dessus du puits éruptif (l),par rotation, les conduites (9) et (8) étant articulées par joint inox étanche (13) -la figure 3: représente en action une forme de tête (6) de capture à inertie, le puits éruptif (1) créant un flux (31) très violent, composé de gaz inflammable et des produits liquides éruptifs. Le flux canalisé intérieurement suit un trajet (32) courbe, limité et guidé par la partie supérieure interne du dispositif la plus grosse partie du flux se concentre en (36), pour s'accumuler sous pression en (33) ce qui permet de canaliser en force dans la sortie (35) en direction de la canalisation d'évacuation (9). La zone de turbulences intérieures est confinée dans la zone inférieure du dispositif , localisée de plus par surpression interne localisée en (34) par exemple ici par blocage mécanique entrainé par la présence dans le flux résurgeant d'un obstacle adapté (40 de la figure 4) Le dispositif est refroidi intérieurement par de l'eau (37) -la figure 4:: représente en coupe une tête de capture similaire , constituée d'une enveloppe en acier (43) creuse constituée de deux demi sphères entre lesquelles une circulation d'eau est établie , présentant une entrée d'eau en (41) , une sortie d'eau en (42), un nez (49) d'attaque pointu permettant un éclaboussement minimal lors de l'approche initiale dans le jet éruptif de la tête de capture, avec de plus récupération du flux liquide de retour dans cette zone la face intérieure (47) lisse et de forme adaptée, supporte la surpression due aux échappements de liquides et aux surpressions temporaires entrainées par les gaz et le peu de combustion interne localisé sous cette cloche en début de capture. il est a noter qu'un remplissage préalable sous azote de cette cloche et des canalisations et séparateurs réduit considérablement ce risque. une plaque ajourée (40) forme obstacle aux remontées violentes de liquide la zone (48) dispose d'une profondeur et d'une capacité adaptées à la configuration des différents puits. cette zone peut être considérablement augmentée en cas de puits hauts, la zone inférieure (45) recueille les produits éruptifs et les expedie vers la canalisation d'évacuation de forte section. la figure 5: représente shématiquement un dispositif mobile de principe similaire caractérisé de plus par l'utilisation d'un systeme de dépression mécaniquement controlé (56) assurant l'évacuation vers la torchère (10) des gaz combustibles un dispositif de pompage du liquide (3) assure l'évacuation de la phase liquide dans le dégazeur par le pipeline 2 Mobile le pipeline 2 mobile comporte néanmoins à son extrémité opposée, une évacuation soit en zone confinée , soit en zone non confinée, mais à distance de sécurité du puits éruptif. des dispositifs à chenille (58) et (59) permettent le déplacement rapide sur site de l'ensemble du dispositif, un dispositif mécanique (61) ici un pentographe (61) permet de régler la hauteur du dispositif tête (6)par rapport au jet éruptif (1), la forme (47) deviant et concentrant le jet diffus éruptif vers la zone de récupération, une réserve importante d'eau (60) assure le refroidissement de la tête (6) et une masse supplémentaire sur la tête qui est soumise à une force très importantes dirigée vers le haut dans la direction du jet initial. Un corps mort (57) représenté ici solidaire de l'ensemble mobile(6) de tête assure une stabilité supplémentaire au dispositif pâur contrer la force exprimée en tonnes exercée sous la tête (6) un conduit 9 de très forte section confine l'émulsion vers le dégazeur(4) la réserve d'eau (7) réalimente par la pompe(11) les parties exposées à la chaleur soit la reserve 7,la péripherie des canalisations et volumes confinés, la face inférieure de l'appareillage soumis à la chaleur rémanente du sol. l'énergie du dispositif de ventilation d'aspiration peut être fourni par un groupe électrogéne extérieur de puissance adaptée aux nécessités électriques qui assure de plus l'énergie nécessaire aux dispositifs de controle de l'ensemble et de la pompe (3) l'arrêt complet de la combustion en sortie du puits peut être facilité par une neutralisation de l'oxygène par un procédé chimique d'extinction de feu gazeux,par l'utilisation d'un dispositif traditionnel de soufflage de flamme (par poudre, ou gaz inerte ),soufflant la combustion dans la tête de capture, et, ou à proximité immédiate interne ou externe de l'orifice de capture de cette tête,par exemple par extincteur à poudre ou halon déclanché en phase d'extinction finale combiné à une méthode traditionnelle à l'entrée de la tête (6) l'ensemble de ce dispositif est télécommandable à distance Le dispositif de dégazage peut effectuer de plus la séparation des boues ou produits solides éruptifs. L'utilisation groupée des différents composants rendus mobiles par adaptation de roues ou chenilles, libres ou motorisées, "folles" ou directrices assure la mobilité harmonieuse des différentes fonctions élémentaires nécessaires et complémentaires. REVENDICATIONS REVENDICATIONS nO 1 Dispositif extincteur de puits de pétrole en feu,permettant l'extinction du puits en sortie éruptive par soustraction du carburant aux effets conjugués du comburant et de la chaleur, permettant de plus la récupération en conduite forcée des produits éruptifs récupérés, caractérisé par l'utilisation d'une tête de capture des produits éruptifs, de forme et disposition adaptée à utiliser l'énergie cinétique des fluides éruptifs, éventuellement combinée à la gravitation terrestre, pour pouvoir favoriser leur concentration dans une zone de confinement hors comburant, à proximité de la tuyauterie d'évacuation, sans même assurer une étanchéité à la jonction de la tête de capture et du puits éruptif. REVENDICATIONS nO 2 dispositif selon la revendication n01 caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs systèmes de refroidissement par fluide, pour réduire la température de la tête de capture , et, ou des dispositifs d'évacuation et, ou de séparation des phases liquide et gazeuse éruptives REVENDICATIONS nO 3 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un séparateur des phases liquides et gazeuses pouvant éventuellement de plus séparer des boues ou produits solides. REVENDICATIONS nO 4 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un ou plusieurs dispositifs de pompage permettant l'évacuation sous confinement hors comburant par conduite(s) forcée(s) des fluides hors de la zone éruptive chaude REVENDICATIONS nO 5 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'une tête à profil hémisphérique interne, ou à profil concentrateur adapte,capturant tangeantiellement par sa forme interne mise au contact du jet éruptif les fluides éjectés, et regroupant naturellement ceux ci en une zone hors comburant, à proximité d'un orifice d'évacuation propice à leur évacuation en confinement. REVENDICATIONS nO 6 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un dispositif traditionnel de soufflage de flamme (par poudre, ou gaz inerte ),soufflant la combustion dans la tête de capture, et, ou à proximité immédiate interne ou externe de l'orifice de capture de cette tête REVENDICATIONS nO 7 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quelle comporte en outre des moyens de déplacement tels que des roues ou des chenilles pour assurer la mobilite de l'ensemble. REVENDICATIONS nO 8 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un ensemble de pompage de fluide adapté à l'évacuation forcée sous forte pression de la phase liquide recueillie, ledit ensemble de pompage étant asservi par un systême de régulation assurant un niveau correct de liquide dans les zones du dégazeur et de la tête de capture, pour éviter un engorgement ou asséchement anormal de ces zones. REVENDICATIONS nO 9 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un système secondaire de captation des gaz éruptifs à proximité immédiate de l'entrée de la tête de capture, à l'extérieur de la tête ,aspirant par aspiration mécanique à forte dépression les résiduts gazeux et les acheminant vers une torchère REVENDICATIONS nO 10 dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérise par l'utilisation de sous ensembles mobiles ou automobiles constituant les composants élémentaires nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention, soit, bloc tête de capture autoporté avec bloc de séparation liquide gaz, bloc d'aspiration basse pression gaz, bloc d'aspiration basse pression et évacuation liquide, bloc de positionnement des collecteurs d'aspiration ,bloc porte tuyaux bloc torchère, bloc de controle electrique et electronique.