Brevet FR2850121A1 — publié le 20040723

La présente invention concerne un dispositif ainsi qu'un procédé de récupération de pétrole en nappe sur un plan d'eau ou en agglomérats sur une surface de sable. L'invention trouvera particulièrement son application pour le nettoyage de 5 surfaces d'eau ou de sable dans des situations de marée noire ou autre pollutions flottantes. Les moyens techniques actuellement utilisés pour la dépollution marine ou côtière en cas d'avarie de navires de transport pétrolier ne donne pas entière satisfaction. Dans ce cadre, on connaît du document WO-A-02/081299 un système de récupération en masse de produit pétrolier installé sur un navire et comprenant une rampe statique plongeant dans la mer à une profondeur suffisante pour l'admission du produit pétrolier et une soute de décantation dynamique jouant le rôle de séparateur entre l'eau et le pétrole. 1 5 Le pétrole récupéré est ensuite stocké à bord du navire. Ce type de dispositif assure un traitement discontinu de la surface d'un plan d'eau et nécessite d'importants bacs de décantation et des cuves de stockage. On connaît également du document US-A-4.257.889 un appareil 20 récupérateur de pétrole formé d'un navire comprenant un volet de proue avec une ouverture par laquelle est reçue le mélange d'eau et de pétrole à enlever par l'intermédiaire d'une rampe inclinée. Le mélange eau/pétrole parvient dans un réservoir collecteur servant de séparateur permettant de récupérer le pétrole séparé dans des réservoirs de 25 bord. Comme dans le cas du document précédent, l'appareil prévu par cette antériorité ne permet qu'un traitement de faible productivité et de façon discontinue. Un traitement d'importants volumes de mélange eau/pétrole nécessite 30 dans ces configurations de prévoir des navires de dimension très élevée pour la formation de réservoirs et de cuves de stockage et de décantation adaptés. Il existe donc actuellement un besoin pour la formation d'un dispositif de récupération de pétrole permettant d'atteindre une meilleure efficacité dans la ségrégation du pétrole et de son substrat (eau ou sable) tout en limitant le cot et l'encombrement de l'installation. Pour y parvenir, la présente invention présente un dispositif dans lequel les moyens de ségrégation comportent un canal de ségrégation formant une 5 boucle pour la réintroduction vers l'entrée du pétrole résiduel en fin de canal de ségrégation. De cette façon, on réalise un système continu présentant une grande efficacité dans la qualité et la quantité de la ségrégation. Par ailleurs, compte tenu de la configuration en boucle du canal de io ségrégation, l'encombrement du dispositif est bien moindre que celui des dispositifs actuellement utilisés. L'invention a l'avantage d'être applicable soit au traitement de plans d'eau (en particulier en milieu marin) soit au traitement de surfaces de sable lorsque la pollution pétrolière parvient jusqu'aux cotes. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui n'est cependant pas limitatif. La présente invention concerne un dispositif de récupération de pétrole en nappe sur un plan d'eau, ou en agglomérats sur une surface de sable, 20 comprenant une rampe d'admission vers des moyens de ségrégation du pétrole et de l'eau ou du sable caractérisé par le fait que les moyens de ségrégation comportent un canal de ségrégation formant une boucle pour la réintroduction vers l'entrée du pétrole résiduel en fin de canal de ségrégation. Ce dispositif pourra se présenter suivant les variantes introduites ci25 après: - pour la récupération de pétrole en nappe sur une surface d'eau, le fond du canal de ségrégation est incliné en remontant vers la sortie du canal de ségrégation; - l'inclinaison du fond du canal de ségrégation est plus élevée vers 30 l'entrée que vers la sortie dudit canal; - au moins une portion du fond du canal de ségrégation présente une inclinaison variable par des moyens de réglage; - les moyens de ségrégation comportent au moins une pompe dont la bouche est située dans le canal de ségrégation; - la bouche de chaque pompe fait saillie depuis le fond du canal de ségrégation et est réglable en hauteur; - il comporte trois étages de pompes réparties sur la première moitié du canal de ségrégation; - il comporte un moyen d'écrémage du pétrole en sortie du troisième étage de pompes; - il comporte deux barrages flottants aptes à encadrer la nappe de part et io d'autre des bords de l'entrée du canal de ségrégation; - chaque barrage flottant est tracté par un navire; - il comporte deux flotteurs latéraux; - pour la récupération de pétrole en agglomérats sur une surface de sable, le fond du canal de ségrégation est incliné en descendant vers la sortie is du canal de ségrégation; - la largeur du canal de ségrégation est supérieure à son entrée qu'à sa sortie; - le rétrécissement de la largeur du canal de ségrégation est progressif; - il comporte un moyen d'écrémage du pétrole en sortie du canal de 20 ségrégation; - il présente une forme extérieure de section circulaire - il comporte des moyens de conditionnement du pétrole récupéré dans des conteneurs souples à poche interne étanche. L'invention concerne également un procédé de récupération de pétrole 25 en nappe sur un plan d'eau ou en agglomérats sur une surface de sable, dans lequel on admet la nappe de pétrole et o l'on sépare le pétrole de l'eau ou du sable. Le procédé est caractérisé par le fait qu'on sépare le pétrole de l'eau ou du sable dans un canal de ségrégation et on réintroduit le pétrole résiduel en fin de canal de ségrégation vers l'entrée dudit canal de ségrégation. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 est une vue de dessus de la station de récupération d'une nappe de pétrole sur un plan d'eau intégrant le dispositif de l'invention. La figure 2 en est une vue de côté. La figure 3 illustre un mode d'application de l'invention pour le traitement d'une nappe de pétrole en vue de dessus. Les figures 4 et 5 sont respectivement des vues de dessus et de côté du dispositif de l'invention dans un mode particulier de réalisation. Les figures 6 à 11 montrent l'évolution du traitement opéré par le dispositif de récupération au cours de l'avancée du pétrole dans le canal de io ségrégation. La figure 12 illustre un mode particulier de réalisation de moyens de pompage. Comme indiqué précédemment, le dispositif de l'invention s'applique particulièrement au traitement de nappes de pétrole sur des plans d'eau ou i5 d'agglomérats de pétrole sur une surface de sable. On entend par le terme pétrole les produits pétroliers bruts ou raffinés sans limitation ou tout autre type de pollution flottante. On décrit ci-après un exemple d'application du dispositif de l'invention apte à être incorporée sur un navire pour un traitement de nappes de pétrole 20 sur un plan d'eau. Cet exemple de réalisation est illustré aux planches de dessins. A titre d'exemple préféré, la station 1 incorporant le dispositif de l'invention comporte une zone de ségrégation 8 qui sera décrite plus en détail ci-après. La station 1 comporte en outre des flotteurs latéraux 2, 3 équipés de ballast assurant la stabilité de l'embarcation. La forme avantageusement circulaire du corps de la station 1 permet d'affronter toutes les situations météorologiques sans se soucier des courants. Des ballasts sont avantageusement prévus pour régler la hauteur afin 30 d'optimiser le rendement ainsi que la stabilité de l'ensemble par mauvais temps. A titre d'exemple, un diamètre de 50 mètres de la station 1 circulaire lui assure une parfaite stabilité et permet un stockage de conteneurs de conditionnement du pétrole récupéré en cale avoisinant les 65000 pièces soit environ 52000 tonnes de pollution de surface brute à traiter sans avoir à ravitailler. Les deux flotteurs latéraux 2, 3 assurent une meilleure stabilité et servent de support pour des barrages flottants 6, 7 pendant le transport de la s station. Le déplacement de la station 1 peut être assuré par des moyens moteurs embarqués ou par des moyens aptes à la tracter. Cette dernière solution a l'avantage de ne pas consommer le carburant embarqué pour le déplacement, mais plutôt pour la dépollution. Pendant que l'ensemble gagne la zone à dépolluer, la station 1 déploie des barrages flottants 6, 7 particulièrement illustrés en position active en figure 3. A l'extrémité distale de chaque barrage 6, 7, une embarcation 4, 5 par exemple du type remorqueur est prévue pour tracter la station 1 et maintenir en i 5 position déployée les barrages flottants 6, 7. Les barrages flottants 6, 7 permettent de canaliser les boues de pétrole pour que celles-ci puissent entrer dans la station 1. La station de traitement 1 se présente face à la nappe 13 à traiter et se sert de son moyen de propulsion (intégré ou externe) pour venir à la rencontre 20 de ladite nappe 13. La cadence d'absorption des boues n'est gérée que par la station 1. Au niveau de la zone de ségrégation 8, une rampe d'admission 10 particulièrement visible aux figures 4 et 5 est prévue pour l'entrée de la nappe de pétrole dans le dispositif. Il est avantageux de prévoir un réglage de l'inclinaison de la rampe d'admission 10 l'articulation étant en partie basse de la rampe. La rampe constitue un entonnoir qui favorise la montée du pétrole vers le canal de ségrégation 9 du dispositif de l'invention. L'eau présente en couche 14 sous la couche de pétrole 12 favorise le 30 glissement et la montée de la nappe de pétrole 13. La figure 5 montre que le niveau du fond 11 du canal de ségrégation 9 est situé plus bas que la ligne de flottaison de façon à récupérer la totalité de la nappe de pétrole ainsi que l'eau de mer incluse dans la hauteur réglable de dépollution. La ségrégation du pétrole et de l'eau s'effectue dans le canal 9 dont un exemple de réalisation est illustré aux figures 4 à 11. On effectue donc un traitement continu évitant toute accumulation de pétrole résiduel en fin de traitement. Par ailleurs, la forme en boucle permet d'assurer une grande longueur de canal de ségrégation 9 tout en limitant l'encombrement. Dans le cadre du traitement d'une nappe de pétrole sur un plan d'eau, 10 le fond 11 du canal de ségrégation 9 est incliné en remontant vers la sortie du canal de ségrégation, au fur et à mesure de l'avancée de la nappe 13 dans le canal de ségrégation 9. Il est avantageux de prévoir qu'au moins une portion du canal de ségrégation 9 présente une inclinaison de fond 11 réglable. 1 5 Par ailleurs, on choisira avantageusement une inclinaison du fond 11 plus élevée vers l'entrée que vers la sortie du canal 9 pour restreindre rapidement la quantité d'eau admise. Tel que cela ressort également des dessins, le canal 9 présente également avantageusement une largeur plus importante en entrée qu'en sortie 20 ce qui favorise l'accumulation d'une couche épaisse de pétrole. De même, il est avantageux que ce rétrécissement de largeur soit progressif. Dans le cadre d'une application au traitement de pétrole en nappe, l'évacuation du pétrole reçu dans le canal de ségrégation est absorbé par 25 l'intermédiaire des moyens de pompage. Après l'admission de la couche de pétrole 12 et de la couche d'eau 14 au niveau de la rampe 10, tel que cela ressort de la figure 6, les figures 8 à 10 montrent successivement trois phases de pompage. Ces phases sont réalisées par trois étages de pompes. En figure 8, on a représenté un premier étage de pompes 15a, 15b assurant l'évacuation d'une partie du pétrole au niveau de l'entrée. Le pétrole non évacué à ce stade parvient jusqu'à un étage secondaire de pompage représenté en figure 9. A ce niveau, d'autres pompes 16a, 16b sont positionnées pour absorber le maximum de pétrole encore présent à ce niveau intermédiaire. La figure 10 montre la formation d'un troisième étage de pompes par la formation d'une pompe 17 encore plus en aval dans le canal de ségrégation 9. Ce troisième étage de pompes est apte à assurer l'évacuation d'une grande partie du pétrole restant à ce stade. En sortie de ce troisième étage de pompes, un moyen d'écrémage 18 par exemple sous forme d'un déhuileur peut être utilisé pour retenir la couche de pétrole 12 présente en surface de l'ensemble en circulation dans le canal de io ségrégation 9. Il est possible qu'il reste encore du pétrole résiduel en sortie de ces moyens d'écrémage 18 comme le présente la figure 1. Dans ce cadre, le pétrole résiduel est réinjecté en entrée du canal de ségrégation 9 au niveau d'un passage repéré par la lettre B en figure i1. Par le biais d'un autre moyen d'écrémage 19 également sous forme de déhuileur, l'eau encore restante à la sortie du canal de ségrégation 9 est évacuée par un passage débouchant au niveau du repère A, à l'extérieur de la station. La figure 12 montre un exemple de réalisation et d'implantation d'une 20 pompe pour l'un des trois étages précédemment mentionnés. Dans ce cadre, les moyens de pompage comportent une bouche 22 faisant saillie depuis le fond 11 du canal de ségrégation à une hauteur réglable suivant la hauteur de présence de la couche de pétrole 12 superposée à la couche d'eau 14 résiduelle. En sortie des pompes, le pétrole peut être conditionné dans des réservoirs prévus à cet effet à bord ou sur un navire attenant ou encore, à titre préféré, conditionné dans des conteneurs souples à poches internes étanches. On pourra utiliser à cet effet, des conteneurs du type commercialisé par la firme MECAROUTE EMBALLAGE sous la marque déposée MULOX. Dans ces conteneurs, est installée une enveloppe d'étanchéité gonflée pour qu'elle puisse prendre sa forme et qu'elle ne perturbe pas le remplissage. Une fois que le conteneur est plein, une double soudure de l'entrée de la poche plastique est effectuée pour qu'elle puisse être refermée par un système de cordes étranglant la gueule du sac. Les sacs peuvent ensuite être stockés ou évacués en dehors de la station 1. Le dispositif de l'invention tel qu'il se présente au niveau de la zone de ségrégation 8 de la station 1 illustrée aux différents dessins dans le cadre d'une application au traitement d'une nappe de pétrole sur un plan d'eau peut également être utilisé pour le traitement d'une surface de sable. io Dans ce cas, on incorpore le sable pollué dans une cuve d'eau, le sable coulera au fond et les boues flottantes seront récupérées. Dans ce cadre, on formera un dispositif conforme à celui précédemment décrit sans toutefois prévoir de moyens de pompage pour l'évacuation du pétrole, mais une pompe de circulation d'eau. Des moyens d'écrémage 18, 19 assureront la ségrégation entre les agglomérats de pétrole et la couche d'eau sur laquelle ils flottent. Par ailleurs, l'avancée du dispositif à la surface du sable assure l'admission du mélange à traiter et on utilise un canal de ségrégation 9 dont le fond 11 est incliné en descendant vers sa sortie pour permettre une circulation 20 d'eau par gravité au fur et à mesure de son avancée dans le canal de ségrégation 9. REFERENCES 1. Station 2,3. Flotteur 4,5. Remorqueur 6,7. Barrage flottant 8. Zone de ségrégation 9. Canal de ségrégation 10. Rampe d'admission 11. Fond du canal de ségrégation 12. Couche de pétrole 13. Nappe 14. Couche d'eau 15a, 15b. Pompe d'entrée 16a, 16b. Pompe intermédiaire 17. Pompe terminale 18,19. Moyens d'écrémage 20. Paroi intérieure 21. Paroi extérieure 22. Bouche de pompage A. Evacuation d'eau B. Retour pétrole résiduel REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de pétrole en nappe (13) sur un plan d'eau, ou en agglomérats sur une surface de sable, comprenant une rampe 5 d'admission (10) vers des moyens de ségrégation du pétrole et de l'eau ou du sable, caractérisé par le fait que les moyens de ségrégation comportent un canal de ségrégation (9) formant une boucle pour la réintroduction vers l'entrée du pétrole résiduel en fin de canal de ségrégation (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour la récupération de pétrole en nappe (13) sur une surface d'eau, le fond (11) du canal de ségrégation (9) est incliné en remontant vers la sortie du canal de ségrégation (9). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait 1 5 que l'inclinaison du fond (11) du canal de ségrégation (9) est plus élevée vers l'entrée que vers la sortie dudit canal (9). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'au moins une portion du fond (11) du canal de ségrégation (9) présente une inclinaison variable par des moyens de réglage. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens de ségrégation comportent au moins une pompe dont la bouche (22) est située dans le canal de ségrégation (9). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que la bouche (22) de chaque pompe fait saillie depuis le fond (11) du canal de ségrégation (9) et est réglable en hauteur. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait qu'il comporte trois étages de pompes réparties sur la première moitié du canal de ségrégation (9). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen d'écrémage (18) du pétrole en sortie du troisième étage de pompes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte deux barrages flottants (6, 7) aptes à encadrer la nappe (13) de part et d'autre des bords de l'entrée du canal de ségrégation (9). 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait que chaque barrage flottant (6, 7) est tracté par un navire (4, 5). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisé par le fait qu'il comporte deux flotteurs latéraux (2, 3). 12. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que, pour la récupération de pétrole en agglomérats sur une surface de sable, le fond (11) du canal de ségrégation (9) est incliné en descendant vers la sortie du canal de ségrégation (9). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, 15 caractérisé par le fait que la largeur du canal de ségrégation (9) est supérieure à son entrée qu'à sa sortie. 14. Dispositif selon la revendication 13 caractérisé par le fait que le rétrécissement de la largeur du canal de ségrégation (9) est 20 progressif. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen d'écrémage (19) du pétrole en sortie du canal de ségrégation (9). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé par le fait qu'il présente une forme extérieure de section circulaire. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de conditionnement du pétrole récupéré dans des conteneurs souples à poche interne étanche, 18. Procédé de récupération de pétrole en nappe (13) sur un plan d'eau ou en agglomérats sur une surface de sable, dans lequel on admet la nappe (13) ou les agglomérats de pétrole et o l'on sépare le pétrole de l'eau ou du sable, caractérisé par le fait qu'on sépare le pétrole de l'eau ou du sable dans un canal de ségrégation (9) et on réintroduit le pétrole résiduel en fin de canal de ségrégation (9) vers l'entrée dudit canal de ségrégation (9).