Brevet FR2674900A1 — publié le 19921009

L'invention concerne un dispositif pour l'extinction de puits de pétrole éruptifs en feu et le stockage, au moins provisoirement, du pétrole s'écoulant après extinction, ainsi que son procédé de mise en oeuvre. On connaît à l'heure actuelle principalement trois techniques d'extinction des puits de pétrole éruptifs en feu, la technique de soufflage de la flamme par explosif, la technique de forage d'un puits de dérivation et la technique la plus récente d'inondation par eau et boue. La technique de soufflage par explosif est délicate à mettre en oeuvre et exige du personnel hautement qualifié; elle a en outre des effets destructeurs sur l'environnement et ne permet pas la récupération immédiate du pétrole après extinction. La technique de forage d'un puits secondaire de dérivation rejoignant le gisement de pétrole ou le puits principal est longue à mettre en oeuvre et demande une grande précision de travail; par contre elle permet une récupération du pétrole après extinction du puits principal.La troisième technique nécessite une grande quantité de boue et transforme les alentours du puits en un lac de boues alimenté par le pétrole qui continue de jaillir Ces trois techniques, déjà complexes, longues et coûteuses lorsqu'elles s'appliquent à un seul puits en feu, voient leurs inconvénients démesurément grandir lorsqu'on se trouve en présence de très nombreux puits mis à feu accidentellement ou volontairement. L'invention surmonte ces difficultés en fournissant un dispositif pour l'extinction de puits de pétrole éruptifs en feu et pour la récupération du pétrole s'écoulant après extinction, ainsi que son procédé de mise en oeuvre. Le dispositif est constitué d'une enceinte en béton armé vibré, ouverte uniquement à sa base, munie à sa partie supérieure d'anneaux de levage et en partie basse d'au moins une vanne de raccordement à un réseau extérieur de canalisations. Une telle enceinte, dont le volume intérieur et le poids sont déterminés en fonction du débit du puits et de la pression de jaillissement du pétrole, est amenée à proximité du puits en feu par un camion-plateau, est soulevée à l'aide de cibles placés dans les anneaux de levage et d'une grue tournante à grand développement et est amenée à faible hauteur au-dessus du puits en feu, positionnée correctement au besoin à l'aide de câbles passés dans des anneaux de guidage régulièrement répartis en partie basse de l'enceinte, et descendue rapidement jusqu'au contact avec le sol. L'enceinte agit alors comme un éteignoir géant et le feu s'étouffe rapidement par manque d'oxygène, par effet "mouillant" du pétrole qui continue de jaillir et du fait des fumées très importantes qui restent confinées dans l'enceinte. Dès que l'extinction est obtenue, et si cela s'avère nécessaire, l'enceinte et ses abords sont arrosés de mousse anti-feu et entourés d'un solin de sable. Ceci permet d'approcher de l'enceinte pour brancher des tuyaux de raccordement sur les vannes et ouvrir lesdites vannes pour évacuer le pétrole qui s'est accumulé dans l'enceinte pendant le temps passé à ces opérations. Le pétrole est dirigé selon les disponibilités vers un réservoir tampon ou vers les installations de traitement existantes. Les vannes posées sur l'enceinte sont ou du type "arbre de Noël" classique sur les puits éruptifs au de type simple pouvant être raccordées à un ensemble "arbre de Noël". Les puits éruptifs sont des puits d'où le pétrole jaillit naturellement sous la pression propre au gisement atteint par le forage. Sont parfois qualifiés de puits éruptifs des puits dans lesquels le jaillissement du pétrole est effectué sous l'action d'une pression artificielle, mais ces puits ne sont pas concernés par la présente invention car il suffit s'ils se trouvent en feu de couper la source de pression artificielle. Dans les puits éruptifs vrais, les installations de surface sont de fait limitées à une tête de puits et aux canalisations d'évacuation et n'occupent qu'un volume restreint, la hauteur totale étant de l'ordre de 1 m à 1,20 m. Les enceintes selon l'invention sont dimensionnées en fonction des caractéristiques des puits à éteindre. En pratique, quelques tailles d'enceintes suffisent comptetenu des paramètres connus. Les valeurs données dans ces tableaux suivants sont données uniquement à titre indicatif TABLEAU 1 débit volume rempli en 30me 100 3 200 300 400 12 500 15 600 18 700 21 800 24 900 27 1000 30 1100 33 1200 36 1300 39 1400 42 TABLEAU 1 1500 45 1600 48 1700 51 1800 54 1900 57 2000 60 TABLEAU 2 pression force* poids enceinte ** (bar > (t) (t) 10 0,79 2,36 13,3 1,04 3,13 16,7 1,31 3,93 20 1,57 4,71 23,3 1,83 5,49 26,7 2,10 6,29 30 2,36 7,07 33,3 2,62 7,85 36,7 2,88 8,65 40 3,14 9,42 43,3 3,40 10,20 46,7 3,67 11,00 50 3,93 11,78 53,3 4,19 12,56 56,7 4,45 13,36 60 4,71 14,14 63,3 4,97 14,91 66,7 5,24 15,72 70 5,50 16,49 73,3 5,76 17,27 * pour un diamètre moyen du puits de 10 cm + Facteur de poids triple par rapport a la force de Jaillissement du pétrole On notera que pour un débit de 900 1/mn, par exemple, une enceinte de 27 m3 sera remplie en 30 mn; ce qui laisse 10 mn pour l'extinction et 20 mn de refroidissement par mousse et sable avant de commencer les opérations d'évacuation du réservoir constitué par l'enceinte creuse du dispositif selon l'invention, c'est-a-dire plusieurs fois la marge de sécurité nécessaire. Les formes, les dimensions et l'épaisseur (poids) de l'enceinte contribuent a l'effet d'extinction et de récupération. Il faut en effet tenir compte non seulement du débit pour calculer le volume de l'enceinte mais encore de la pression de jaillissement et alors l'épaisseur des parois de l'enceinte est calculée de façon à donner un poids permettant de résister de préférence à 3-4 fois la pression de jaillissement du pétrole. Les dimensions minimales de l'enceinte doivent donc être déterminées cas par cas et de manière générale peuvent se déduire des tableaux précédents sans difficultés pour l'homme de métier. A priori, les enceintes sont de forme quelconque; toutefois pour des raisons de fabrication et de mise en place, certaines formes sont particulièrement préférées et seront décrites plus en détail ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue de côté du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus du dispositif selon la figure 1 et la figure 3 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1. De manière générale, l'enceinte selon l'invention doit présenter au moins deux plans de symétrie, avantageusement au moins trais, pour faciliter sa mise en place au-dessus du puits en feu. Elle peut également être de révolution (par exemple tronconique > , mais pour des raisons pratiques de réalisation de l'enceinte, la forme représentée sur la figure 1 est particulièrement préférée. il s'agit d'une enceinte 1 de forme pyramidale tronquée à base 3 carrée, comportant avantageusement dans sa partie basse 4 une surépaisseur de la paroi extérieure. Des anneaux de levage 5 sont disposés aux quatre coins de la partie plate fermant la partie supérieure 2 de la pyramide tronquée, tandis que des vannes sont prévues dans la partie basse 4 de l'enceinte. Sur la figure 1, est représentée une vanne 6 ainsi qu'une gaine de passage 7 d'une autre vanne.Il est entendu que le nombre de vannes peut varier à volonté et sera par exemple déterminé en fonction du débit et de la pression du pétrole qui continue de jaillir après l'extinction. On peut à titre d'exemple en utiliser quatre ou huit. Une vanne de sécurité 8 permettant un dégazage éventuel du réservoir lorsque le puits que l'on traite fournit une proportion importante de gaz, peut être prévue dans la paroi fermant la partie supérieure de l'enceinte. Des anneaux de guidage 9 sont prévus de manière répartie, ici aux quatre coins, à la partie basse 4 pour permettre son positionnement à l'aide de câbles que l'on passe préalablement dans les anneaux. De telles enceintes peuvent être réalisées sans difficultés majeures dans des moules en acier (banches) permettant une reproduction en série. Elles sont réalisées en béton armé vibré avec un ciment fondu ayant une résistance à la chaleur élevée (au moins quelques minutes aux températures de combustion du pétrole, c'est-à-dire 800 C avec des points chauds localisés pouvant atteindre 1000 C pendant quelques secondes > , et une prise très rapide (environ 4 h). Cette technique de réalisation de pièces moulées en béton dans des banches est largement utilisée à l'heure actuelle, y compris pour des pièces de grandes dimensions pour la réalisation d'ouvrages d'art, de piles de ponts de grande hauteur, etc.Ces enceintes sont réalisées en béton armé, l'armature étant représentée schémat quement en 10 sur la figure 3. Cette technique de réalisation de l'enceinte par coulée de béton permet également de lui adjoinre si cela s'avère nécessaire une jupe en acier faisant saillie hors de la partie basse, par exemple dans le prolongement de l'armature, cette Jupe comportant dans la partie noyée dans le béton des ouvertures améliorant son ancrage dans le béton et la partie faisant saillie en-dessous de l'enceinte ayant de préférence une forme affûtee. De la sorte, lorsque l'on vient déposer l'enceinte sur le sol, cette lame s'enfonce dans le sol sous l'effet du poids de l'enceinte, assure une étanchéité et permet également, dans le cas où l'on se trouve en présence d'un terrain irrégulier, à l'enceinte de se trouver plus à plat sur le terrain et donc d'améliorer l'étanchéité. Pour la mise en place de l'enceinte après sa réalisation dans la banche en acier, l'enceinte est amenée à proximité du puits en feu à l'aide d'un camionplateau et en est déchargée par une grue mobile de 200 à 400 t ou plus, à grand développement, par exemple 40 m ou plus, installée de manière à pouvoir amener l'enceinte au-dessus du puits par simple rotation. Il est entendu que la grue et le camion-plateau auront été préalablement équipés de boucliers thermiques nécessaires. La grue soulève l'enceinte par l'intermédiaire de câbles passés dans les anneaux de levage et, par simple rotation, l'amène au-dessus du puits en flamme.Etant donné la faible hauteur du puits, il n'est pas nécessaire que l'enceinte soit amenée à une grande hauteur au-dessus du puits, une hauteur d'environ 1,50 m & 2 m suffira généralement, noème si les flammes ont une hauteur supérieure. Dans la mesure où cela aura été nécessaire, l'environnement immédiat du puits sera débarrassé préalablement des plus gros obstacles (restes de tuyauterie, clôture, etc.), pour délimiter un espace libre entourant la tête de puits. On notera toutefois que cet espace libre est relativement restreint, en effet pour une enceinte ayant un volume intérieur de 27 m3 (rempli en 30 mn avec un débit de 900 1 par mn > la base aura un côté de l'ordre de 3 m seulement, ce qui ne représente qu'un encombrement limité au sol. Dès que l'enceinte est positionnee correctement, éventuellement à l'aide de câbles passés dans les anneaux de guidage de la partie basse, on descend l'enceinte sur la flamme. La lame ou jupe d'acier éventuellement présente s'enfonce dans le sol sous le poids de l'enceinte tandis que l'incendie est très rapidement étouffé par manque d'oxygène et par l'effet mouillant du pétrole qui continue de jaillir. Au bout de quelques minutes, les flammes étant éteintes, il est possible d'arroser les abords de l'enceinte et l'enceinte elle-même de mousse anti-feu pour éviter tout incident avant ou pendant le raccordement des vannes de l'enceinte vers l'extérieur. Du sable peut être amené à l'aide d'engins appropriés pour créer un solin et enfouir le sol environnant plus ou moins détrempé de pétrole. Ceci accompli, il est possible de s'approcher de l'enceinte, de brancher sur les vannes de raccordement les canalisations et dispositifs de commande appropriés en vue d'évacuer le pétrole contenu dans l'enceinte et celui qui va continuer & jaillir vers de gros réservoirs tampon de stockage ou vers le réseau en place s'il est utilisable. Il est certain que la réalisation d'une telle enceinte canches de grande dimension) et sa mise en place nécessitant des engins de transport (camionsplateaux, grues de fort tonnage) de très grandes dimensions entraînent des dépenses importantes qui ne sont pas envisageables lorsque l'on est en présence de seulement un ou deux puits en feu. Par contre, une telle réalisation de dispositif en béton permet une réalisation en série et est donc adaptée lorsque l'on se trouve en présence d'un très grand nombre de puits en feu. Il y a alors amortissement important du matériel de réalisation de l'enceinte et du matériel de mise en place de cette enceinte.En outre, la mise en place d'un tel dispositif d'extinction et de stockage provisoire est relativement rapide: 3 å 4 h pour la préparation des environs du puits, la mise en place de la grue, etc. et au maximum 1 h pour l'opération complète d'extinction du feu et de raccordement de l'enceinte aux réseaux d'évacuation du pétrole. Une telle mise en place peut être assurée par des équipes relativement réduites, sans technicité extrêmement élevée, sans les risques que présentent la technique de soufflage par explosif, et permet rapidement une exploitation du pétrole qui continue à jaillir. Compte-tenu du prix du pétrole sur le marché, ceci représente, lorsqu'un grand nombre de puits sont à traiter, un avantage économique important qui permet d'envisager l'investissement nécessaire mais rapidement amorti au fur et à mesure que le nombre de puits traités augmente. D'autres moyens de transport et de mise en place de l'enceinte sur un puits peuvent évidemment être utilisés en fonction des circonstances et de la topologie du terrain (à titre illustratif, on citera les ponts roulants) REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour l'extinction de puits de pétrole éruptifs en feu et pour la récupération du pétrole s'écoulant après extinction, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte (2) en béton armé ouverte uniquement à sa base (3), munie à sa partie supérieure d'anneaux de levage (5) et en partie basse d'au moins une vanne (6) de raccordement à un réseau extérieur de canalisations. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte est en forme de pyramide tronquée à base carrée. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte comporte à la partie externe de sa partie basse 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords inférieurs de la base sont prolongés vers le bas par une jupe d'acier susceptible de s'enfoncer dans le sol. 5.- Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on amène le dispositif à proximité du puits en feu à l'aide d'un camion-plateau, on soulève le dispositif à l'aide de câbles passés dans les anneaux de levage et d'une grue à grand développement que l'on fait tourner pour amener le dispositif à faible hauteur audesssus du puits, on le positionne correctement au besoin à l'aide de câbles passés dans les anneaux de guidage et on le fait descendre rapidement jusqu'au contact avec le sol. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, une fois que le dispositif en contact avec le sol a étouffé l'incendie, on arrose les parois de l'enceinte et les abords immédiats de mousse anti-feu puis on branche des tuyaux sur les vannes de raccordement et on ouvre lesdites vannes pour évacuer le pétrole non enflammé qui a rempli l'enceinte et qui continue à y faire éruption, et on l'évacue vers des réservoirs-tampons et/ou un réseau extérieur de canalisations.