Brevet FR2807005A1 — publié le 20011005

Système de récupération en masse de produits pétroliers s'échappant en nappe flottant sur la mer à la suite d'incidents de navigation. L'invention concerne un système de récupération en masse de produits pétroliers et dérivés s'échappant en nappe flottant sur la mer à la suite d'une catastrophe maritinie soit par naufrage d'un navire pétrolier, soit autour d'un site de forage en mer comme ce fut le au Mexique à Ixtocl 1979. On connaît déjà des moyens de pompage à environ 250 m3/heure de produits paroliers s'étalant en nappe sur la mer. Ces moyens ne sont pas à l'échelle de l'importance des nappes s'échappant sur la mer après une catastrophe, tels que par exemple les moyens mécaniques du genre à bande transporteuse ou les systèmes de pompage qui ont été essayés à ce jour. moyens de pompage ne sont pas utilisables avec des produits pétroliers lourds et visqueux comme ceux de l'Erika. De plus ces systèmes récupèrent un mélange de fioul et d'eau de mer qu'il faut séparer ensuite. Il n'existe à ce jour aucun système opérationnel rapide et efficace de récupération en masse d'hydrocarbures en nappes telles que celles du Torrey Canyon 1967 Cornouailles, de l'Amoco Cadiz 1978 au Ministère, de l'Atlantic Empress 1979 aux Antilles, du Tanio 1980 au Finistère, de l'Exxon Valdez 1989 en Alaska, du Sea Spirit 1990 au large de Gibraltar, du Vistabella 1991 aux Antilles, du Haven 1991 en Italie, de l'Aegean. Sea 1992 en Espagne, du Braer 1993 aux iles Shetland, du Sea Empress 1996 au Pays de Galles, du Nakhodka 1997 au Japon et de l'Erika 1999 au Finistère. Ces catastrophes ont toutes été des désastres écologiques et notamment celle de l'Erika qui portait sur une quantité relativement faible de fioul très lourd, du fait de la très forte houle et de l'orientation des vents, a pollué -une très longue partie de la côte française, du Finistère jusqu'à l'île de Ré. Les problèmes à résoudre pour effectuer une récupération en masse à l'échelle de ces catastrophes sont les suivants : # Intervenir le plus rapidement possible sur le lieu de la catastrophe pour éviter la dispersion et la dégradation de la nappe comme cela a été le cas de celle de l'Erika au large du Finistère. # Pouvoir ùitervenir par gros temps jusqu!à une houle de 6 mètres de creux. # Pouvoir éventuellement très rapidement ceinturer la nappe par un barrage flottant souple empêchant le passage du pétrole en dessous. # Pouvoir récupérer en masse les produits pétroliers des plus légers aux plus lourds avec le même système, avec ou sans barrage de confinement de la nappe. 2 # Pouvoir séparer le pétrole de l'eau de mer au fur et à mesure de sa récupération, façon simple, préférablement statique, sans pièces en mouvement, pour écarter tout risque de panne. # Pouvoir transférer séquentiellement ou en continu le pétrole à mesure de sa récupération, et après séparation de l'eau de mer, vers une cave flottante ou un tanker ou autres récepteurs se trouvant à proximité. Le système selon I'Ùlvention résout tout ces problèmes. Il comprend un navire spécial équipé & un ou deux desdits systèmes, run à ravant et rautre à rarrière, le navire pouvant se déplacer indifféremment dans un sens ou dans Pautre dans la nappe à récupérer, préférableinent confinée dans un barrage souple. Chaque système est agencé pour que le navire embarque, par effet de vague sur une rampe, le pétrole et Peau dans une soute de décantation dynamique jouant le rôle de séparateur eau/pétrole. Dans cette soute, le pétrole, de densité plus faible que reau, flotte à sa surface maintenue à niveau constant par un ensemble de pompage capacité adéquate. La nappe de pétrole eépaissit continuellement dans la soute de décantation. Lorsqdelle atteint une épaisseur suffisante prédéfinie par un contrôle dynainique de niveau, un ensemble de pompage, disposé au voisinage du dessous de la nappe et bénéficiant de la pression gravitationnelle de ceIle-c# se met en marche et la refoule, au travers d'une paroi de séparation, dans une soute de stockage. Le séparateur dynamique pétrole/eau est maintenu à un niveau tel que rembarqueinent de pétrole et & eau puisse se faire en continu pendant que le navire avance dans la nappe à une vitesse maximale & environ six noeuds, grâce au maintien permanent d'un niveau de réception adéquat au moyen d'un ensemble de pompes centrifuges expulsant reau à rextérieur en maintenant le niveau supérieur de la -nappe aux conditions requises pour continuer à embarquer le pétrole et Peau. Un rendement maximal de récupération en masse peut être obtenu en écrémant les nappes de pétrole préférablement confinées dans un barrage souple équipé d'une jupe lestée pour éviter les fuites par dessous par très forte houle. Cest dans ce cas qWil est avantageux que le navire soit équipé d'un système de récupération à Pavant et à rarrière ainsi que de deux paires dliélices d!êtrave à ravant et à rarrière de façon, en fin de course de pénétration dans le barrage, de se translater dans lanappe, parallèlement à lui- même et de sa largeur, et de repartir en sens inverse en écrémant la nappe dans sa seconde soute de décantation dynamique, et ainsi de suite jusqWà sa récupération totale. Quand le volume de pétrole décanté dans la soute de stockage eapproche de limite de stockage, le navire de récupération va rejoindre le récepteur, cuve, tanker ou autre dans lequel est très rapidement transféré le contenu de sa soute. Avantages du système selon l'invention : # Mode de récupération en masse extrêmement simple et rapide de la nappe sur une rampe fixe inclinée, d'une largeur pouvant aller jusqu!à plus de vingt mètres pour le plus grand modèle, à une vitesse variant selon la nature du produit récupéré, 5 km/h pour le pétrole très lourd à plus de 10 km/h pour les pétroles plus légers. # Séparation du pétrole de Peau de mer entièrement statique, par gravité au fur et à mesure qu'elle embarque dans sa soute de décantation., sans intervention mecanique et sans aucune pièces en mouvement, de ce fait, le système est très robuste et d'une très grande fiabilité et longévité. # Fonctionne avec ou sans barrage souple flottant de confinement de nappe. Le barrage est conçu pour que le pétrole ne eéchappe par dessous comme dest le cas des barrages existants. # Fonctionne jusquà des creux de 6 mètres. # Réchauffe le petrole lourd, par exemple comme celui de l'Erika, quand c'est nécessaire pour permettre son transfert immédiat ou différé par pompage en continu sur un navire pétrolier ou autre suivant à proximité. # Modèles de adaptée pour la récupération des huiles ou autres dans les ports ou dans des centres de dégazage. Le système de récupération en masse de pétrole en nappe selon rinvention est décrit plus en détail dans texte qui suit en référence aux dessins annexés donnés à titre & exemples non limita dans lequels: # la figure 1 montre schématiquement un exemple, vu en coupe en élévation, d#m navire équipé, à Pavant à rarrière, d'un système de récupération en masse de pétrole en nappe selon finvention- # la ligure 2 montre schématiquement, en coupe vue de dessus, un exemple de moyens de propulsion et de manoeuvre du navire équipe du système selon rinvention, # la figure 3 montre schématiquement, en coupe vue de dessus, un exemple de disposition des moyens de pompage des soutes de décantation; 1 # la figure 4 montre schématiquement, en vue de dessus, un exemple de navire équipé du système selon rinvention, en action dans une nappe confirtée partiellement dans un barrage souple, # les figures 5 et 6 montrent schématiquement, vu en coupe transversale et vu en élévation, un exemple de barrage souple deconfinement de la nappe de pétrole. Le navire spécial 1 de récupération en masse de pétrole en nappe représenté sur la figure comporte, à ravant et à rarrière, deux soutes 2, 3 de décantation dynamique fermées sur le dessus par une paroi 4, 5 et séparées chacune par une paroi 6, 7 d'une soute de stockage 8 du pétrole décanté dans laquelle se trouve un compartiment central de machinerie 9 avec ses réservoirs divers. Le navire 1 est spécialement agencé pour se déplacer rapidement à vitesse maximale en haute mer à environ vingt noeuds pour approcher la nappe de pétrole à récupérer, préalablement cernée ou non d'un barrage de conflnement comportant des moyens évitant les fiiites pétrole par dessous comme décrit fig. 5 et 6. Le système de récupération comporte, à ravant et à Parriière, une rampe statique ou articulée 10, 11, plongeant dans la mer à une profondeur suffisante pour tenir compte de très fortes houles et dont l'extrémité supérieure 12 est solidaire de la soute de décantation dynamique 2, 3. Les rampes 10, 11 sont recouvertes d'une feuille souple et mince collée, en matériau favorisant le glissement des produits pétroliers. Le navire, en se déplaçant dans la nappe jusqu!à une vitesse & environ 6 noeuds, embarque par effet de vague, par rintermédiaire de sa rampe active 10 ou 11 selon le sens de son déplacement, sur laquelle glissent le pétrole de la nappe avec de reau dans la soute de décantation dynamique correspondante 2 ou 3. Cette soute 2, 3 joue le rôle séparateur statique eau/pétrole, dans laquelle la nappe de pétrole 13, de densité plus faible que celle de reau 14, eépaissit enflottant sur sa surface 15. Le niveau 16 du dessus de nappe 13 est maintenu toujours inférieur au niveau 17 de la mer, par un ensemble de pompage 18 de capacité adéquate constitué de deux groupes de trois pompes centrifuges exemple de 5000 m3/h. Elles expulsent reau à rextérieur de la soute 2, 3 pour que rembarquement de pétrole et d!eau puisse se faire en continu pendant que le navire avance dans la nappe a une vitesse maximale d!environ six noeuds. Dès que la nappe atteint une épaisseur suffisante située en dessous de la position en hauteur #un groupe de pompes de transfert 19 disposée dans un passage étanche de la paroi de séparation 6, 7, un moyen de contrôle dynamique de niveau, déclenche la mise en route desdites pompe 19. Cet ensemble de pompes 19 fonctionnent alors en continu tant que le niveau inférieur de la nappe 13 se situe en dessous au niveau requis pour leur bonne marche. Elles bénéficient de la pression gravitationnelle de la nappe et la refoule, au travers de la paroi de séparation 6, 7, dans la soute de stockage 8. On peut prévoir que les rampes et 11 soient repliables hydrauliquement pendant le déplacement à vitesse maximale vers la nappe de pétrole, ou bien qù#un volet V referme raccés & embarquement de reau et du pétrole la soute de décantation. La figure 2 montre schématiquement, une coupe de la coque immergée vue de dessus au niveau des moyens de propulsion et de manoeuvre du navire équipé, à ravant et à farrière, du système selon rinvention. Ses moyens de propulsion 25, 26 à deux paires d%élices carénées 27, 28, disposés latéralement de chaque côté de la coque 29, lui permettent de se déplacer indifféremment dans un sens ou dans Pautre dans la nappe à récupérer, préférablement lorsqVelle est confinée dans un barrage souple. Le navire comporte en outre deux paires d'hélices & étrave 30-31 et 32-33 disposées chacune au voisinage de ravant et de ramière, lui permettant de se translater parallèlement à lui-même et de sa largeur dans nappe avant de repartir en sens inverse dans la -nappe comme il sera montré figure 4. Les navires selon Pinvention qui opèrent sans barrage flottant, ne dispose que d'une simple motorisation pour se déplacer dans un seul sens et ne comportent qu'une paire d'hélices & étrave ils écrèment la nappe plutôt en tournant en spirale autour de celle-ci. la figure 3 montre schématiquement, en coupe vue de dessus, un exemple disposition des moyens de pompage des soutes de décantation 2 et 3 de la figure 1. Les pompes de transfert 19 sont montées au travers des parois de séparation 6, 7 entre les soutes de décantation et la soute de stockage 8. Les deux groupes de pompes 18 sont montés contre les parois correspondantes du navire pour refouler reau hors des soutes de décantation en maintenant le niveau 16 de la nappe de pétrole en dessous de celui de la La soute 8 de stockage du pétrole récupéré et décanté, est équipée de moyens de chauffage, par exemple à vapeur, pour permettre de le transférer dans un récepteur ancré à proximité la nappe. La figure 4 montre schématiquement, en vue de dessus, un exemple de navire 1 équipé du système selon rinvention, en action dans une nappe 40 confinée partiellement dans un barrage souple flottant 41 tracté par deux navires 42, 43 empêchant la nappe de dériver au vent 44 de façon à continuer à recevoir et accumaler le pétrole s'échappant du navire pétrolier naufragé. Le navire 1, équipé latéralement de volets escamotables 45, 46, à ravant et à rarrière, déploie ses volets avant au moyen d'une command hydraulique et pénètre dans la nappe à une vitesse de 5 à 6 noeuds, jusquau voisinage du barrage où il s'arrête ayant ouvert chenal48 dansla nappe. Au moyen de ses propulseurs d!étrave correspondants et après avoir escamoté ses volets avant, il se déplace latéralement de sa largeur plus une partie de des volets arrières 45, 46 quIl déploie, puis ouvre un chenal 49 parallèle au premier en marche arrière jusqdà la fin de la nappe et recommence jusqdà ce que sa soute de stockage de pétrole décanté soit pleine. se dirige alors vers le récepteur, cuve, tanker ou autre, dans lequel est transférée contenu de sa soute et il reprend ensuite ses manoeuvres de récupération de la nappe jusqu7à épuisement de celle-ci La partie résiduelle de la nappe est récupérée à vue après retrait barrage 41. figures 5 et 6 montrent schématiquement, vu en coupe transversale et vu en élévation, un exemple de barrage souple de confinement de la nappe de pétrole de la figure 4. Ce barrage constitué & éléments 50, 51, en fim étanche à Peau et résistant aux hydrocarbures, en forme de chapelet de boudins gonflables à basse pression, séparés en 53, fixés entre eux de façon étanche et comportant, solidarisée en dessous également de façon étanche à Peau de mer, une jupe souple 54 légèrement plissée et lestée permettant de suivre tous les mouvements du barrage en maintenant en permanence son étanchéité avec la mer même avec des creux ' importants. Le lestage, maintenant la jupe verticale, peut être effectué au moyen de petites masselottes 55, par exemple en plomb, fixés à la partie inférieure de la jupe selon un régulier. Pour permettre le déploiement du barrage autour des nappes de pétrole, on a prévu un câble de traction et de manoeuvres 56 disposé dans des passants au niveau du raccord de la jupe sur les boudins. Ce câble est solidarisé au barrage à rendroît des séparations 53 et de place en place sur chaque élément de façon à éviter que la traction s'effectue sur le barrage, mais seulement sur le câble. système de correction eassiette et de ballasts, ainsi que le système de chauffage du pétrole pour son trandert, étant bien connus de Pliomme de Part, n'ont pas été décrits. A titre & exemple les caractéristiques d'un navire selon rinvention, écrémant en valeur moyenne à 5 -noeuds sont les suivantes: largeur de ramassage de 15 mètres ; épaisseur de nappe de 5 centimètres ; capacité correspondante & écrémage & environ 15.000 m3 par 24 heures - propulsion assurée par deux moteurs diesel de 4. 000 kw ; manoeuvres dans la nappe assurées par quatre propulseurs & étrave de 2000 kw, capacité de stockage de pétrole décanté 6000 tonnes ; vitesse de croisière 20 noeuds ; vitesse d'écrémage jusquà 6 noeuds. REVENDICATIONS: 1) Système de récupération en masse de produits pétroliers caractérisé en ce qu'il est installé sur un navire (1) spécialement agencé pour se déplacer rapidement à vitesse maximle en haute mer pour approcher la nappe de pétrole à récupérer, préalablement cernée d'un barrage de confinement (41) comportant une jupe (54) évitant les fiâtes de pétrole par dessous, en ce que le système de récupération est constitué d'au moins une rampe statique (10, 11) plongeant dans la mer à une profondeur suffisante pour tenir compte de très fortes houles et dont l'extrémité supérieure (12) est solidaire & une soute de décantation dynamique (2,3) fermée au-dessus par une paroi (4, en ce que ledit système est agencé pour que le navire embarque, par effet de vague sur rampe (10, 11), le pétrole et de reau. dans sa soute (2, 3) jouant le rôle de séparateur statique eau/pétrole, dans laquelle la nappe de pétrole (13), de densité plus faible que celle de embarquée (14), flotte sur elle en s!épaississant au-dessus de sa surface (15), en ce que le niveau supérieur (16) de la nappe est maintenu toujours inférieur au niveau (17) de la mer, par un ensemble de pompes centrifuge (18) de capacité adéquate, expulsant à la mer reau (14) pour continuer à permettre rembarquement de pétrole et & eau, lorsque le niveau inférieur de la nappe (13) descend en-dessous des pompes (19), bénéfliciant de pression gravitationnelle de la nappe, celles-ci se mettent en marche et la refoule, au travers d'une paroi de séparation (6, 7), dans une soute de stockage (8) de pétrole décanté, pendant que le navire avance dans la nappe à une vitesse maximale & environ six noeuds. 2) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon la revendication 1, caractérisé en ce que le navire spécial (1) est équipé deux desdits systèmes de récupération, l'un à ravant et rautre à Parrière, et d'une motorisation (25, 26) lui permettant de se déplacer indifféremment dans un sens ou dans rautre dans la nappe à récupérer, préférablement lorsqWelle est confinée dans un barrage souple (41). 3) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que en ce que le navire comporte en outre deux paires dliélices & étrave (30, 31-32, 33) lui permettant de se déplacer parallèlement à lui-même et de sa largeur dans la nappe avant de repartir en sens inverse. 4) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la soute (8) de stokage du pétrole décanté est équipée de moyens de réchauffage à la vapeur dudit pétrole pour le transférer dans un récepteur ancré à proximité de la nappe. 5) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rampe (10, 11) est recouverte d'une feuille souple et mince collée, en matériau favorisant le glissement des produits pétroliers sur ladite rampe. 6) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon lune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les rampes (10, 11) avant et arrière & embarquement du pétrole et de reau sont équipées de moyens de fermeture lors du déplacement rapide du navire vers la nappe à récupérer. 7) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon les revendications 2 et 3, dans lequel le barrage souple (41) destiné à cerner partiellement et à confiner les nappes de pétrole dérivante, est constitué & éléments (50, 51) en forme chapelet de boudins (52) en matériau souple, gonflé d'air à basse pression, caractérisé en ce qVil comporte en dessous, solidarisée de façon étanche, une jupe (54) légèrement plissée dont la base est lestée à un pas régulier avec de petite masselottes (55) destinées à la maintenir verticale que soit les mouvement de la mer, en ce qu'un câble de manoeuvre (56) est solidarisé à Yensemble au raccord entre la jupe et les boudins. 8) Système de. récupération en masse de produits pétroliers selon les revendications 1, 2 et 7, caractérisé en ce que le navire (1) est équipé latéralement, à ravant et à rarrière, de volets escamotables (45, 46), augmentant la largeur & écrémage, manoeuvrés au moyen d'une commande hydraulique. 9) Système de récupération en masse de produits pétroliers selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est agencé sur un petit navire pour la récupération des rejets dans les ports.