Brevet FR2819435A1 — publié le 20020719

DISPOSITIF POUR LE NETTOYAGE D'UNE CUVE DE PRODUIT FLUIDE ET NOTAMMENT DU PETROLE OU DES PRODUITS PETROLIERS. La présente invention se rapporte au domaine de l'industrie pétrolière, et plus particulièrement à un dispositif pour nettoyer une cuve contenant du pétrole brut ou des produits issus du raffinage du pétrole qui ont sédimenté ou se sont épaissis au cours de leur conservation. Il est habituel de conserver le pétrole ou les produits pétroliers dans des réservoirs de contenance variable avant de le distribuer. Lorsque le pétrole est laissé longtemps dans ces réservoirs, et notamment sous des conditions climatiques extrêmes, un dépôt de sédimentation se forme. Le dépôt de sédimentation peut atteindre plusieurs dizaines de centimètres et constitue une perte de pétrole non négligeable. Dans le cas où le pétrole brut est stocké dans les réservoirs, sans que ceux-ci soient nettoyés, le dépôt de sédimentation peut atteindre une épaisseur de plusieurs mètres. Ce dépôt est une gêne car il diminue la capacité du réservoir et il nuit au bon fonctionnement du pompage. La nature de ce sédiment dépend du type de pétrole ou de produits pétroliers. Il peut être constitué d'asphaltènes, de paraffines, des cires ou tout autre hydrocarbone de haut poids moléculaire. Ce dépôt peut présenter une consistance épaisse. Ce dépôt peut cependant être re-dissout dans le pétrole brut ou tout autre produit issu du raffinage du pétrole à partir duquel il s'est formé. Ce dépôt est normalement enlevé des réservoirs lors de leur maintenance et lors de leur inspection. L'art antérieur connaît déjà des procédés et des dispositifs pour nettoyer une cuve contenant du pétrole brut ou des produits issus du raffinage du pétrole qui ont sédimenté ou se sont épaissis au cours de leur conservation, on peut notamment citer le brevet américain No. 3,436, 263 et la demande de brevet français no. 2,211, 546 qui décrit la dissolution du sédiment par des composés chimiques. Le brevet américain No. 5,078, 799 décrit un équipement comportant des lances à injection qui injectent le produit pétrolier sous pression dans le sédiment pour le re-dissoudre et le mettre en suspension et des béquilles sur lesquelles repose le toit flottant. L'inconvénient majeur de ce dispositif réside dans le fait que le toit flottant repose sur des béquilles qu'il est nécessaire de mettre en place ou de retirer en fonction de l'avancement des travaux de nettoyage. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif simplifié et en le rendant plus facile à exploiter. A cet effet, l'invention concerne dans son acception la plus générale un dispositif pour le nettoyage d'une cuve de produit fluide [notamment du pétrole ou des produits pétrolièrs], du type comportant une pluralité de lances pour l'injection à leur extrémité inférieure d'un jet au moins destiné à mettre en suspension un fond sédimenté, un toit supportant lesdites lances et des moyens pour le maintient dudit toit à une hauteur déterminée dans la cuve, caractérisé en ce que ledit moyen pour le blocage du toit est constitué par lesdites lances. Les lances remplissent ainsi une fonction additionnelle, à savoir supporter le toit flottant. Leur fonction est donc double projeter le liquide pour remettre en suspension les sédiments et supporter le toit lors de la vidange de la cuve. Cette dernière fonction n'est pas prévue dans les solutions de l'art antérieur. Selon une variante préférée, le toit présente des fourreaux pour le passage des lances mobiles verticalement par rapport audit toit, et des moyens de verrouillage d'une partie au moins des lances au niveau desdits fourreaux. De façon avantageuse, ledit toit présente des fourreaux de passage des lances pour assurer le guidage vertical de ces lances. Ces fourreaux de passage peuvent être pourvus d'un moyen de blocage transversal s'adaptant à la lance pour l'immobiliser. Plus particulièrement, le moyen de verrouillage peut être constitué par une vis transversale ou par une pièce mobile transversalement, apte à venir en contact, dans l'une de ses positions, avec un épaulement prévu sur le tronçon supérieur de la lance. De plus, les lances présentes dans le dispositif selon l'invention portent des buses autorotatives. On comprendra mieux l'invention à l'aide d'un mode de mise en oeuvre particulier du dispositif de l'invention à titre purement explicatif et qui fait référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre une vue schématique du réservoir et du dispositif de l'invention, dans le cas ou la cuve est remplie complètement ou de façon partielle (figure 1 (A) ) ou dans le cas où la cuve est vide (figure 1 (B) ). ; - la figure 2 illustre une vue détaillée du moyen de verrouillage des lances selon le dispositif de l'invention par une vis. Les cuves contenant les sédiments et du pétrole brut ou des produits issus du raffinage du pétrole sont généralement verticales, cylindriques. Comme indiqué de façon schématique à la figure 1, elles sont couvertes d'un toit flottant (1). Les lances (2) soutiennent le toit et l'empêchent de reposer sur le sol ou sur les sédiments lorsque la cuve est vide (figure 1 (B)). Dans ce cas de figure, le système de verrouillage (3) des lances (2) au niveau des trous du toit (4) est bloqué. Dans le cas où la cuve est remplie entièrement ou de façon partielle, le toit (1) flotte sur le produit pétrolier entreposé grâce aux flotteurs (5) qui sont présents au niveau du toit (figure 1 (A) ). Par conséquent, le système de verrouillage (3) des lances au niveau des trous du toit (4) n'est pas bloqué. Selon la figure 2, la lance (2) utilisée dans le dispositif de l'invention et servant notamment à bloquer le toit flottant (1) présente une gorge annulaire (5) et une bague annulaire (6) fixée sur la lance par un cordon de soudure (7). Cette bague forme un épaulement (8) contre lequel vient buter une vis (9) qui est destinée à verrouiller la lance par rapport au fourreau (10). Le fourreau (10) fixé sur le toit flottant (1) présente une paroi tubulaire (11) sur laquelle est soudée un écrou fileté (12). Un contre-écrou vient bloquer l'ensemble en position de verrouillage. Ainsi, le nettoyage de la cuve s'effectue en aspirant le liquide contenu dans la cuve à l'aide d'au moins une pompe et en réinjectant le liquide ainsi pompé, avec un débit et une pression prédéterminée, contre la couche de sédiments à l'aide d'une lance, et de préférence de plusieurs lances autorotatives, afin de désagréger les sédiments et les remettre en suspension dans la phase liquide. Lorsque la quasi-totalité des sédiments formant la 1 couche ont été dissous ou remis en suspension dans la phase liquide, celle-ci peut être évacuée de la cuve de façon connue. Un exemple de lance utilisable dans le cadre du dispositif de l'invention est une lance autorotative produisant un débit d'environ 10 mètres cube par heure. Elle comporte comme représenté un stator cylindrique creux et un rotor porte-buses monté rotatif sur le rotor. Le stator cylindrique creux est ouvert à ses deux extrémités. Il est muni à son extrémité supérieure d'un filetage extérieur au moyen duquel il est raccordé à l'un des tubes par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement munie d'un filetage intérieur complémentaire. Cette pièce est aussi munie d'un filetage extérieur pouvant se visser dans un filetage intérieur du tube. La pièce de raccordement pourrait être un manchon fileté intérieurement à ses deux extrémités dans le cas où le tube est muni d'un filetage extérieur. A son extrémité inférieure, le stator cylindrique creux communique avec l'intérieur du rotor porte-buses qui est creux et qui porte, à sa périphérie, plusieurs buses ou gicleurs. Les buses sont des éléments d'usure. Elles sont de préférence réalisées sous la forme de pièces pouvant être détachées du rotor porte-buses de façon à permettre un remplacement rapide. Chaque buse présente un orifice d'un diamètre d'environ 5 millimètres, dont l'axe est orienté selon une direction présentant une composante tangentielle par rapport au rotor porte-buses. Les axes des buses se déduisent l'un de l'autre par une rotation d'un angle de 1800 dans le cas de deux buses. Par exemple, l'axe de l'orifice de chaque buse fait un angle d'environ 300 par rapport au rayon correspondant à la position angulaire dans laquelle se trouve la buse considérée. Les axes des orifices des buses sont situées dans un même plan P perpendiculaire à l'axe de rotation du porte-buses. Les axes des orifices pourraient aussi être inclinés en direction de l'axe de rotation du rotor portebuses, vers l'extrémité inférieure. Dans ce cas, chaque axe forme un angle de l'ordre de 750 par rapport à l'axe, soit un angle d'environ 150 par rapport au plan P. De préférence, le rotor porte-buses porte une buse supplémentaire. Cette buse est réalisée de manière identique à celle des autres buses, et présente un orifice dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation du rotor porte-buse. Chacune des buses présente la forme d'un corps cylindrique fileté extérieurement de façon à pouvoir être vissé dans un trou taraudé du rotor porte-buses. De préférence, le corps cylindrique présente une longueur axiale correspondant approximativement à l'épaisseur de paroi du rotor porte-buses, de telle façon que, après avoir été vissé dans le trou taraudé, sa face frontale se trouve sensiblement à fleur de la surface périphérique extérieure du rotor porte-buses et ne dépasse pas de celle-ci. Ainsi, les buses ne risquent pas d'être endommagées lorsque la lance est engagée dans la cuve à travers l'un des fourreaux. La pompe est dimensionnée pour produire un débit d'environ 10 à 15 m3/h par lance à une pression comprise entre 10 et 14 bars (10. 105 à 14. 105 Pa). Par exemple, la lance peut présenter un portebuses portant une buse axiale coaxiale avec l'axe longitudinal de la lance et du porte-buses. Cette buse axiale est dirigée vers le fond de la cuve lorsque la lance est en opération. Le porte-buses comporte par ailleurs deux buses latérales situées à sa périphérie. Le nombre de buses latérales peut être différent de deux, et la buse axiale est optionnelle. Elle produit un jet vertical qui contribue à désagréger des sédiments, notamment lorsque la lance est descendue suffisamment pour que la surface frontale inférieure soit proche du sédiment. La buse axiale facilite ainsi la dissolution et la remise en"sol"des sédiments. Les buses périphériques sont disposées à intervalles réguliers et égaux à la périphérie du portebuses. La fonction de cette répartition est l'équilibrage des forces de réaction produites par les jets de liquide projetés par les buses latérales qui agissent pour faire tourner le rotor autour de son axe de manière équilibrée, sans effort latéral de flexion sur le tube auquel est raccordée la lance. La direction des jets sortant des buses latérales est choisie de telle sorte que l'ensemble rotor tourne dans un sens qui a tendance à visser les différentes pièces de la lance entre elles, de telle sorte qu'il n'y a pas à craindre en cours d'opération un dévissage de la lance par rapport au tube qui lui amène le liquide, ni de ses différentes pièces entre elles. Les axes des buses latérales peuvent former un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor, et les buses projettent alors des jets horizontaux. Il est également possible d'incliner les buses par rapport à un plan transversal, par exemple vers le bas. A titre d'exemple, l'inclinaison peut être de 750 vers le bas. Les axes des buses périphériques, quelle que soit leur inclinaison, sont situées chacune dans un plan vertical parallèle à l'axe de rotation général de la lance. Tous ces plans sont situés à une distance orthogonale égale de l'axe de rotation de manière à créer un couple ou un moment de rotation équilibré. La distance est choisie en fonction, afin d'atteindre la vitesse de rotation désirée. A titre d'exemple, une distance de l'ordre de 9 à 10 mm est apparue comme optimale pour une application particulière, pour une lance d'un diamètre extérieur de 72 mm. Les jets des buses ont également pour fonction l'agitation et le mélange ou l'homogénéisation de la ou des phases liquides en présence, éventuellement avec les particules de sédiment détachées du fond. La rotation de l'ensemble rotor et par conséquence des jets permet à leur action de concerner tout le volume de liquide situé autour de la lance au delà de la limite du rayon d'action directe des jets. Cette action directe est relayée par les courants induits par les jets. L'ensemble rotatif formé par le connecteur de rotor, le rotor et le porte-buses sera désigné par"rotor". Le rotor tourne autour du stator formé par l'ensemble fixe comprenant le connecteur principal et le stator. Deux paliers axiaux à roulement et deux paliers radiaux à roulement permettent la rotation et le guidage de l'ensemble rotor et empêchent tout déplacement axial de l'ensemble rotor par rapport à l'ensemble stator vers le haut et vers le bas. Les paliers sont constitués par des paliers à billes, aiguilles ou rouleaux. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le nettoyage d'une cuve de produit fluide [notamment du pétrole ou des produits issus de l'industrie pétrolière], du type comportant une pluralité de lances (2) pour l'injection à leur extrémité inférieure d'un jet au moins destiné à mettre en suspension un fond sédimenté, un toit (1) supportant lesdites lances et des moyens pour le blocage dudit toit à une hauteur déterminée dans la cuve, caractérisé en ce que ledit moyen pour le blocage du toit (1) est constitué par lesdites lances (2). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le toit présente des fourreaux (10) pour le passage des lances (2) mobiles verticalement par rapport audit toit (1), et des moyens de verrouillage (3) d'une partie au moins des lances (2) au niveau desdits fourreaux (10). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit toit (1) présente des fourreaux (10) de passage desdites lances (2) pour assurer le guidage vertical desdites lances (2). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fourreaux (10) de passage sont pourvus d'un moyen de blocage transversal s'adaptant à la lance (2) pour l'immobiliser. 5) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage est constitué par une vis (9) transversale. 6) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage est constitué par une pièce mobile transversalement, apte à venir en contact, dans l'une de ses positions, avec un épaulement (8) prévu sur le tronçon supérieur de la lance (2). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les lances (2) portent des buses autorotatives.