Brevet FR3078993A1 — publié le 20190920

-1- L'invention concerne la gestion des risques liés à la présence de gaz explosifs, par exemple dans des décharges, sur des sites pétroliers ou dans le contexte minier, et en particulier les risques pour les personnels travaillant sur ces sites. Elle concerne en particulier la sécurité du personnel dans le contexte des surveillances de l'aléa gaz, notamment au droit des anciennes mines de charbon. Ce gaz, composé essentiellement de méthane et de dioxyde de carbone (aussi connu sous le nom de « grisou ») est de nature inflammable et explosive. Les phénomènes de migration de gaz depuis la profondeur (réservoirs miniers eau/gaz dans les travaux charbonniers) vers la surface sont surveillés par deux principaux types d'ouvrages miniers : les puits de mine, hérités de l'exploitation minière, et les sondages de décompression forés par soucis de mise en sécurité des ouvrages miniers et des terrains lors des procédures d'arrêt d'exploitation minière. Certains puits de mines abandonnées, non remblayés ou présentant une conduite à travers remblais, offrant un accès direct aux paramètres physico-chimiques des réservoirs de gaz (pression, concentrations), sont qualifiés, au même titre que les sondages de décompression, d' « exutoires de gaz de mine ». Les systèmes de mise à l'atmosphère de gaz sont tous aujourd'hui basés sur un tube vertical en surface fixé à l'extrémité d'un sondage relié à un réservoir de gaz, qu'il soit en surface (décharge, pétrole), sous la surface (stockage de gaz ou pétrole), ou en profondeur (mine abandonnée).. Ces systèmes sont qualifiés de dispositifs de mise à l'atmosphère fixes, ou évents fixes, définitifs, permanents ou pérennes. Ils sont destinés à être utilisés jusqu'à la mise en sécurité définitive, ce qui implique souvent de boucher l'ouvrage mais surtout l'arrêt de la surveillance et des visites de contrôle par les travailleurs, ou bien la fin de la problématique ATEX c'est-à-dire le déclassement de la zone, ou encore la révision de l'aléa gaz qui devient nul et la requalification de l'ouvrage (par exemple en simple piézomètre). L'objectif est de permettre une décompression du gaz tout en contrôlant le point de sortie (à la différence des diffuseurs au sol) ainsi que l'altitude de ce point, de sorte que le personnel ne soit pas en contact avec l'atmosphère explosive. Suivant l'analyse de risques réalisée par le propriétaire ou le technicien opérateur des lieux et son appréciation de la réglementation ATEX (Atmosphères Explosives - Explosive Atmospheres), la hauteur, le diamètre et l'équipement de cette cheminée de dégazage varient. Si un système de mise à l'atmosphère est obligatoire sur des ouvrages tels que les sondages de décompression, il n'est qu'optionnel, par exemple, sur les puits de mine remblayés. Il appartient alors au responsable de la surveillance de ce puits d'adapter le système de mise en sécurité à la réponse du puits de mine au phénomène de migration de gaz, en choisissant notamment de poser un système de mise à l'air appelé « évent -2- ». Toutefois, dans l'intervalle de temps séparant les premières mesures critiques sur le puits et ayant conduit à la requalification de l'aléa gaz et donc au besoin d'un évent, et la fin des travaux de mise en sécurité à l'issue desquels cet évent devient opérationnel, toute intervention de contrôle sur ce puits ne peut se faire dans des conditions de 5 sécurité optimales, assurées par le futur évent. L'invention a pour but de pallier le défaut de sécurité évoqué ci-avant. À cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mise en sécurité d'un opérateur travaillant sur un site d'un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique, dans 10 lequel on réalise un ensemble de mesures, caractérisé en ce qu'on installe, pour la durée de travail de l'opérateur sur le site, un dispositif de mise à l'atmosphère mobile assurant la connexion entre l'air ambiant et le réservoir de gaz. Le dispositif de mise à l'atmosphère mobile, ou évent mobile, reprend le principe de 15 base de l'évent fixe, soit un tube vertical permettant l'évacuation de gaz en pression en hauteur, vers l'atmosphère. Il est qualifié de mobile car il passe aisément d'une configuration non déployée à une configuration déployée, et inversement, et parce que son utilité est ponctuelle. Un tel évent mobile présente l'avantage d'être peu encombrant, donc facilement transportable. Il peut donc constituer un équipement 20 temporaire, rapidement installé pour la mise en sécurité du réservoir, afin de sécuriser toute intervention de contrôle sur le réservoir de gaz dans l'intervalle de temps entre la requalification de l'aléa gaz et le moment où l'évent fixe sera devenu opérationnel, si celui-ci est jugé nécessaire. Le dispositif permet d'assurer ponctuellement la décompression d'un réservoir de gaz sous pression en sécurité vis-à-vis du risque 25 d'explosion et / d'intoxication. Il répond à une lacune matérielle et sécuritaire dans le cadre de la surveillance de réservoirs de gaz avant et pendant des travaux de mise en sécurité ou lors de simples contrôles réguliers de pression et / ou qualité gaz d'un réservoir. 30 Le procédé de mise en sécurité peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. - Les mesures réalisées comprennent des mesures de pression, de débit et de concentrations gazeuses. 35 - La variabilité dans le temps des résultats des mesures est étudiée. - - Le procédé comprend une étape de dimensionnement d'un dispositif de mise à l'atmosphère fixe, à partir des résultats des mesures. -3- - Le dispositif de mise à l'atmosphère mobile comprend au moins trois pièces de forme générale tubulaire et le dispositif de mise à l'atmosphère est installé en le faisant évoluer d'une configuration non déployée, dans laquelle les trois pièces de forme générale tubulaire ne sont pas mises bout à bout, vers une configuration déployée dans 5 laquelle les trois pièces de forme générale tubulaire sont mises bout à bout deux à deux par fixation entre elles de deux extrémités longitudinales de deux pièces distinctes parmi les trois pièces de forme générale tubulaire. - Le procédé comprend une étape d'installation du dispositif de mise à l'atmosphère fixe. 10 - Le réservoir de gaz inflammable , explosif et / ou toxique est une mine. L'invention a également pour objet un dispositif de mise à l'atmosphère pour un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique, comprenant au moins trois pièces de forme générale tubulaire. Le dispositif de mise à l'atmosphère évolue d'une 15 configuration non déployée, dans laquelle les trois pièces de forme générale tubulaire ne sont pas mises bout à bout, vers une configuration déployée dans laquelle les trois pièces de forme générale tubulaire sont mises bout à bout deux à deux par fixation entre elles de deux extrémités longitudinales de deux pièces distinctes parmi les trois pièces de forme générale tubulaire. Le dispositif est également apte à évoluer de la 20 configuration déployée vers la configuration non déployée. De façon avantageuse, le dispositif de mise à l'atmosphère présente dans sa configuration déployée une hauteur H allant de 2,5 à 5m. Enfin, l'invention a également pour objet un ensemble d'un dispositif de mise à l'atmosphère comme présenté ci-avant, et d'un réservoir de gaz inflammable, explosif 25 et/ou toxique. Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et à l'appui de la figure 1 annexée, qui représente les différentes parties d'un évent mobile 1 pouvant être mis en oeuvre dans un procédé selon 30 l'invention. L'évent mobile 1 est un dispositif de mise à l'atmosphère pour un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique, plus particulièrement un puits de mine, selon un mode de réalisation de l'invention. L'évent mobile 1 comprend trois pièces de forme générale tubulaire, la pièce 2 (qui correspond au tiers supérieur), la pièce 3 (qui 35 correspond au tiers central), et la pièce 4 (qui correspond au tiers inférieur), constituées par des tubes inox qui peuvent être assemblés par vissage. Le vissage limite les risques potentiels de fuite. Des méplats 5 sont présents sur le corps du tube afin de -4- faciliter l'étape d'assemblage par serrage des pièces 2, 3, 4 entre elles, avec les outils appropriés (type clé à molette / à griffe). Le tiers supérieur 2 est équipé, à son sommet, d'un couvercle de protection, ou chapeau de protection 7 qui permet la sortie du gaz tout en empêchant l'infiltration 5 d'eau (de pluie notamment). Il dispose également d'une tubulure de mesure 9, ou piquage de mesure 1 pouce femelle, permettant l'éventuelle connexion d'appareils ou de détourner le flux à d'autres fins. Le piquage est équipé d'un bouchon lorsqu'il n'est pas utilisé. Enfin, le tiers supérieur 2 comporte également un collier de liaison équipotentielle 11. En effet, compte-tenu de la nature explosive du gaz (méthane) 10 pouvant transiter dans l'évent mobile et de la faible énergie nécessaire à son inflammation (300 pJ), obtenue simplement par l'électricité statique produite par le frottement du gaz sur la paroi interne du tube, des liaisons équipotentielles entre chaque tiers et une mise à la terre de l'évent mobile sont nécessaires. 15 Le tiers central 3 regroupe les éléments de sécurité suivants. Un pare-flammes 13 est présent en partie haute. Si le gaz venait à s'enflammer en tête d'évent, son but serait alors d'empêcher la propagation de cette flamme au-delà de ce pare-flammes, vers la source de gaz connectée à l'évent mobile. Le pare-flammes est par exemple de marque ProtegoTM. Sous le pare-flammes 13, un clapet anti-retour 15 assure que le flux 20 de gaz ne puisse se faire que du bas vers le haut. Ainsi, le gaz à évacuer peut être émis vers l'atmosphère mais l'air atmosphérique ne peut entrer dans le réservoir de gaz. Il s'agit notamment de prévenir le mélange d'oxygène et de méthane dans le réservoir et donc de prévenir la formation d'une atmosphère explosive dans le réservoir. 25 Le tiers inférieur 4 porte le point d'entrée 17, 19 du gaz à évacuer. Ce point d'entrée est double : soit une connectique 1" 17 (1 pouce, à l'image du piquage de mesure 9 du tiers supérieur 2), soit le corps du tube lui-même, dans sa partie basale 19 qui peut être vissée (1"1/2, 1,5 pouce). Dans le cas où l'alimentation en gaz se fait par la connectique i/4" 17, un bouchon à visser 21 vient obturer la seconde entrée 19. Ce bouchon 21 est 30 équipé d'une vanne quart de tour 23 qui permet d'évacuer l'eau qui pourrait s'accumuler à la base de l'évent mobile, la quantité d'eau dépendant de l'humidité du gaz introduit et des conditions favorisant sa condensation sur les parois internes du tube (différences de température notamment). La vanne 23 reste fermée lors de la phase de décompression du réservoir et pendant la durée du contrôle. Le tiers inférieur 35 4 porte également un support de fixation 25 pour des appareils de mesure 26, 27. Les appareils de mesure supportés peuvent être notamment un débitmètre 26 à bille multigammes (couplage de trois rotamètres assurant un contrôle ou une mesure de débit de -5- 0,1 à 100 litres par minute) ainsi qu'un analyseur multi-gaz 27 de type DragerTM X-am 7000. Ces appareils viennent alors s'insérer entre le point d'entrée type connectique 1" 17 et la source d'alimentation en gaz (non représentée). Tout autre type d'appareil de mesure, de contrôle, voire de prélèvement, peut être ajouté à l'assemblage en ce point 5 17, en prenant la précaution de toujours respecter le sens du flux, ce qui est important si un matériel contenant une pompe est connecté, sa nature (matériel électrique en adéquation avec le zonage ATEX dans le cas d'un gaz explosif), et la pression minimale de 5 mbar nécessaire à la levée du clapet anti-retour 15, ce seuil bas pouvant facilement être atteint par la multiplication d'appareils en série et l'allongement de la 10 tubulure de connexion et donc l'augmentation des pertes de charge dans le circuit de gaz. Enfin, les embouts de fixation de trois pieds 28 à section carrée se trouvent également sur le tiers inférieur 4. Les trois embouts sont fixes, également répartis à 120° sur le tour du tube 4 et orientés à 45° par rapport à la verticale. La longueur des pieds 28 est ajustable, indépendamment les uns des autres, grâce à un système de 15 tubes carrés 30 coulissants et percés. Le verrouillage de la longueur des pieds et leur fixation sur le support sont assurés par un jeu de goupilles 32. Des colliers de liaison équipotentielle 11 équipent chaque tiers de l'évent mobile 1. Ils viennent au contact des parties métalliques de chaque tiers 2, 3, 4 de l'assemblage. 20 Ces colliers 11 sont interconnectés par un câble de cuivre gainé (non représenté). Ce câble est ensuite relié à la terre par une tige métallique à enfoncer dans le sol. Le dispositif de mise à l'atmosphère 1 peut évoluer d'une configuration non déployée, dans laquelle les pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire ne sont pas 25 mises bout à bout, vers une configuration déployée dans laquelle les trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire sont mises bout à bout deux à deux par fixation entre elles de deux extrémités longitudinales de deux pièces distinctes parmi les trois pièces de forme générale tubulaire. Le dispositif 1 est également apte à évoluer de la configuration déployée vers la configuration non déployée. 30 L'évent mobile 1 déployé à son maximum atteint une hauteur H de 2,5 à 5 mètres. Ainsi, la tête de l'évent peut être placée à une hauteur permettant de sécuriser l'accès aux différents éléments qui composent l'évent, pour la réalisation des mesures. 35 Dans le procédé de mise en sécurité selon un mode de réalisation de l'invention, un ou plusieurs opérateur(s) déploient l'évent mobile 1 en mettant bout à bout les pièces 2, 3, 4 qui le constituent, par serrage entre elles et vissage des extrémités longitudinales -6- des différentes pièces 2, 3, 4. L'évent mobile 1 est stabilisé en surface, à proximité de l'ouvrage de gaz, par exemple par installation de pieds de longueur ajustable, qui sont fixés de préférence sur la pièce 4 de l'évent 1. L'évent 1 est ensuite connecté à la source d'alimentation en gaz, par le point d'entrée 17 (il est alors déporté et raccordé 5 au réservoir par un flexible) ou 19 (connexion directe). Des mesures sont alors effectuées. Il s'agit de mesures de pression, de débit, de concentrations de gaz, ... La variation des résultats de mesure peut être suivie, permettant ainsi de décider ou non de l'installation d'un évent fixe. Si une installation est décidée, les mesures permettent également de dimensionner l'évent fixe. Lorsque l'évent mobile n'est plus utilisé, il est 10 désinstallé. Il est remis dans sa configuration non déployée. Il pourra être déployé à nouveau pour un autre réservoir de gaz. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible 15 de concevoir un évent mobile comprenant plus de trois pièces tubulaires destinées à être mises bout à bout. Ces pièces peuvent également être assemblées entre elles par des moyens de fixation autres que le vissage, par exemple par un raccordement à brides. Les pièces tubulaires peuvent également être constituées d'un matériau différent de l'inox, si celui-ci en présente les avantages (résistance à la corrosion et 20 légèreté). Egalement, le couvercle de protection peut être remplacé par un arrête-flamme, REVENDICATIONS1. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur travaillant sur un site d'un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique, dans lequel on réalise un ensemble de mesures, caractérisé en ce qu'on installe, pour la durée de travail de l'opérateur sur le site, un dispositif de mise à l'atmosphère mobile assurant la connexion entre l'air ambiant et le réservoir de gaz (1). 2. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon la revendication précédente, dans lequel les mesures réalisées comprennent des mesures de pression, de débit et 10 de concentrations gazeuses. 3. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon la revendication précédente, dans lequel la variabilité dans le temps des résultats des mesures est étudiée. 4. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, comprenant une étape de dimensionnement d'un dispositif de 15 mise à l'atmosphère fixe, à partir des résultats des mesures. 5. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de mise à l'atmosphère mobile (1) comprend au moins trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire, le dispositif de mise à l'atmosphère (1) est installé en le faisant évoluer d'une configuration non 20 déployée, dans laquelle les trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire ne sont pas mises bout à bout, vers une configuration déployée dans laquelle les trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire sont mises bout à bout deux à deux par fixation entre elles de deux extrémités longitudinales de deux pièces distinctes parmi les trois pièces de forme générale tubulaire. 25 6. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon la revendication 4, comprenant une étape d'installation du dispositif de mise à l'atmosphère fixe. 7. Procédé de mise en sécurité d'un opérateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réservoir de gaz inflammable , explosif et / ou toxique est une mine. 30 8. Dispositif de mise à l'atmosphère (1) pour un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique, comprenant au moins trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire, le dispositif de mise à l'atmosphère (1) évoluant d'une configuration non déployée, dans laquelle les trois pièces (2, 3, 4) de forme générale tubulaire ne sont pas mises bout à bout, vers une configuration déployée dans laquelle les trois pièces 35 (2, 3, 4) de forme générale tubulaire sont mises bout à bout deux à deux par fixation entre elles de deux extrémités longitudinales de deux pièces distinctes parmi les trois pièces de forme générale tubulaire, le dispositif étant également apte à évoluer de la -8- configuration déployée vers la configuration non déployée. 9. Dispositif de mise à l'atmosphère (1) selon la revendication précédente, présentant dans sa configuration déployée une hauteur H allant de 2,5 à 5m. 10. Ensemble d'un dispositif de mise à l'atmosphère (1) selon l'une quelconque des 5 revendications 8 et 9 et d'un réservoir de gaz inflammable, explosif et / ou toxique.