Système pour empêcher l'entraînement de liquides au nez de torche

Abstract

 Le système de sécurité selon l'invention comprend dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou de l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche 1, munie d'au moins une colonne de trop plein 4 débouchant en dessous d'un niveau de liquide 5, 6, par exemple la mer, à une distance prédéterminée de son piquage 11 sur la capacité. Il comprend en outre des moyens 7, permettant d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop plein 4, la rétention et le piégeage de gaz dans le liquide déversé ou en dessous dudit liquide.
L'invention s'applique notamment à la sécurité des installations de production d'hydrocarbures en mer.

Description

[0001] Le présent certificat d'addition concerne des perfectionnements au système de sécurité faisant l'objet du brevet principal, qui est destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à l'évent lors du torchage ou de la dispersion des gaz associés à la production ou au traitement d'hydrocarbures à terre et en mer.

[0002] On rappelle que ce système fait intervenir, dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche, munie d'une colonne de trop-plein débouchant en dessous d'un niveau de liquide, par exemple la mer, à une distance déterminée de son piquage sur ladite capacité.

[0003] Un premier perfectionnement selon l'invention a pour but d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein, la rétention et le piégage de gaz dans le liquide déversé, ou en dessous de celui-ci, ce qui en résulterait un fonctionnement aléatoire de l'ensemble du système de sécurité précédemment décrit.

[0004] Ce perfectionnement consiste donc à prévoir un circuit tel qu'un tube crépine intérieur à la colonne de trop-plein ou un conduit extérieur à celle-ci, de remontée des gaz, permettant l'évacuation jusque dans les installations situées en amont du tube de trop-plein, des gaz existants ou entraînés par les liquides dans la colonne de trop-plein.

[0005] L'invention a également pour objet un deuxième perfectionnement permettant d'améliorer la sécurité de fonc- , tionnement de la colonne de trop-plein, en détectant un niveau anormalement haut de liquide dans le susdit tube de trop-plein.

[0006] En effet, durant la vie de l'installation, le tube de trop-plein peut perdre sa qualité de sécurité par bouchage partiel ou total de celui-ci, soit par un redimensionnement ultérieur des installations placées en amont, conduisant à des débits de liquide pouvant être déversés dans la colonne de trop-plein incompatibles avec le dimensionnement initial de celle-ci.

[0007] Le deuxième perfectionnement du système de sécurité consiste donc, selon l'invention, à équiper la colonne de trop-plein de un ou plusieurs organes de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal. Ces organes de détection peuvent consister en des détecteurs de niveau haut placés dans la partie aérienne de la colonne de trop-plein, ou en un ou plusieurs détecteurs de pression, différentiels ou non, placés plus généralement dans la partie basse de la colonne de trop-plein. Ces détecteurs peuvent également être conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarbures par exemple par effet optique, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique ou encore par mesure de phénomènes vibratoires.

[0008] Tous ces détecteurs peuvent être placés soit dans la colonne de trop-plein, soit à l'extérieur et peuvent être protégés ou non par une tubulure annexe.

[0009] Ainsi, quel que soit le mode de détection et le ou les dispositifs utilisés, la détection de la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal pourra permettre:

- En cas de dérèglement de l'installation, de signaler son mauvais fonctionnement et éventuellement d'arrêter le débit des fluides dans l'installation, si le dérèglement ne peut être corrigé automatiquement ou non;

- De vérifier périodiquement la capacité de service de l'ensemble du dispositif de sécurité par des moyens appropriés. ,

[0010] Cette vérification peut par exemple consister en une injection d'eau à débit connu dans tout ou partie de l'ensemble du système de sécurité, l'injection étant effectuée en un point quelconque de l'installation, mais de façon à permettre la vérification du fonctionnement de tout ou partie du système de sécurité.

[0011] L'invention a également pour objet un troisième perfectionnement permettant d'augmenter la capacité de rétention des liquides déversés et finalement d'améliorer la sécurité globale du système, en multipliant le nombre de colonnes de trop-plein, ceci, dans le but également, de ne pas créer de contraintes localisées trop importantes compte-tenu de la capacité de rétention recherchée.

[0012] A cet effet une multiplicité de tubes de trop-plein pourra être utilisée, ceux-ci pouvant être implantés dans des zones favorables, tout ou partie des structures sous-jacentes existantes pouvant par exemple être utilisées pour leur réalisation.

[0013] La mise en service de ces colonnes de trop-plein pourra si nécessaire être faite à la première mise en service de l'installation, ou partiellement différée dana. le temps suivant l'évolution requise de la capacité de l'installation. Chacune des colonnes de trop-plein est équipée si nécessaire des perfectionnements précédents.

[0014] Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels:

La figure 1 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel le tube de trop-plein est équipé d'un tube crépiné pour l'évacuation des gaz.

La figure 2 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel le tube de trop-plein est équipé d'un circuit extérieur pour l'évacuation des gaz.

[0015] Comme précédemment mentionné, le système de sécurité sur lequel s'applique les perfectionnements selon l'invention est destiné à équiper des installations de , production d'hydrocarbures à terre et en mer.

[0016] Ces installations peuvent comprendre, comme décrit dans le brevet principal, une source d'entraînement d'hydrocarbures liquides constituée par un séparateur recevant le pétrole brut ou le gaz par un conduit d'arrivée. Ce séparateur peut être équipé, de façon classique, d'un circuit de reprise normale de l'huile ou des condensats et d'une sortie de gaz raccordée à une chaîne d'écoulement de gaz jusqu'au nez de la torche.

[0017] Cette chaine d'écoulement de gaz comporte, entre le séparateur et le nez de la torche, un ballon de pied de torche (ou équivalent) équipé, de façon classique d'un circuit de reprise des égouttures pouvant comprendre une pompe.

[0018] Ces installations comprennent en outre,selon le brevet principal,une colonne de trop-plein venant se piquer sur le ballon de pied de torche enun emplacement correspondant à un niveau maximal prédéterminé et débouchant en dessous du niveau de la mer à une distance prédéterminée, en dessous du piquage sur ledit ballon.

[0019] Toutefois, dans un but de simplification et de clarté on n'a représenté sur les figures 1 et 2 du présent certificat d'addition,qu'une partie de l'installation comprenant un ballon pied de torche 1,monté en bout de la chaîne d^tentrainement des gaz 2 et connecté, dans sa partie supérieure, au fût de torche 3. Sur ce ballon pied de torche 1 vient en outre se piquer une colonne de trop-plein 4, en un emplacement correspondant à un niveau maximal prédéterminé, et débouchant en dessous du niveau 5, 6 de la mer.

[0020] Dans le mode de réalisation représenté figure 1, cette colonne de trop-plein 4 comporte, à l'intérieur, un tube crépiné 7 sensiblement coaxial et de section plus faible que celle de ladite colonne 4.

[0021] L'extrémité inférieure de ce tube crépiné 7 se trouve placée au plus bas, au voisinage du niveau le plus bas 6 atteint par l'eau à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4 en cas de fonctionnement du système.

[0022] Son extrémité supérieure 8 est quant à elle raccor-. dée(conduit 9) soit sur le ballon de pied de torche 1 en un point 10 situé au-dessus du piquage 11 de la colonne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1 (comme dans l'exemple représenté) soit sur le fût de torche si celui-ci joue le rδle du ballon de pied de torche.

[0023] Il convient de préciser que, de préférence le point de piquage 10 du tube crépiné sera situé en un point du circuit de mise à l'atmosphère des gaz, tel que la séparation des liquides, éventuellement entraînés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz.

[0024] En outre, la partie horizontale ou subhorizontale 12 de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence, mais non nécessairement, déboucher tangentiellement dans la partie verticale ou subverticale de la colonne de trop-plein 4, afin de minimiser le piégeage ou l'entrat- nement de gaz dans ladite colonne 4. Dans le même but, la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence mais non nécessairement, être équipée de dispositifs, par exemple des ailettes de guidage ou des rampes hélicoïdales générant un mouvement hélicoïdal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein 4, ceci afin de favoriser l'écoulement des liquides descen- dantset créer une cheminée centrale pour l'évacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entrainés par ceux-ci. Selon la position géographique de l'installation sur laquelle le système de sécurité sera installé, le sens d'enroulement, des rampes de guidage par exemple, sera dépendant de l'hémisphère terrestre sur laquelle elle se situe, (pour tenir compte des forces de Coriolis).

[0025] La figure 2 concerne un deuxième mode de réalisation d'un circuit permettant l'évacuation des gaz à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4. Ce circuit qui permet d'obtenir des effets analogues à ceux obtenus à l'aide du tube crépine précédemment décrit, se distingue cependant de celui-ci,par le fait qu'il fait intervenir pour l'évacuation des gaz piégés dans la colonne de trop-plein 4, un tube d'évacuation 13 placé à l'extérieur.

[0026] Ce tube d'évacuation 13 (vertical) qui est placé sensiblement parallèlement à la colonne de trop-plein 4 communique avec ce dernier par une série de tubulures 14 éventuellement horizontales permettant l'évacuation des gaz piégés à différents niveaux.

[0027] L'extrémité supérieure 15 de ce tube d'évacuation 13 se trouve raccordée sur le ballon de pied de torche 1 en un point 16 situé au-dessus du piquage 17 de la colonne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1, étant entendu que cette connexion pourrait également être effectuée sur le fût de torche 3 dans le cas où celui-ci joue le rôle du ballon de pied de torche.

Revendications

1.- Système de sécurité perfectionné, destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à l'évent lors du torchage ou de la dispersion des gaz associés à la production ou au traitement d'hydrocarbures, ce système comprenant, conformément à la revendication 1 du brevet principal, dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entrainement de liquides et le nez de la torche ou l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche (1) munie d'au moins une colonne de trop-plein (4) débouchant en dessous d'un niveau de liquide (5, 6), par exemple la mer, à une distance prédéterminée de son piquage (11) sur ladite capacité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7, 13, 14) permettant d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein (4), la rétention et le piégeage de gaz dans le liquide déversé, ou en dessous dudit liquide.

2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (9), permettant l'évacuation jusque dans les installations situées en amont de la colonne de trop-plein (4), des gaz existants ou entraînés par les liquides dans ladite colonne de trop-plein (4).

3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation de gaz consiste en un tube crépiné (7) de section inférieure à la colonne de trop-plein (4) et monté à l'intérieur de celle-ci.

4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du tube crépiné (7) se trouve placée, au plus bas, au voisinage du niveau le plus bas (6) atteint par l'eau à l'intérieur de la colonne de trop-plein (4).

5.- Système selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (8) du tube crépiné (7) est raccordée soit sur le ballon de pied de torche (1) en un point (10) situé au-dessus du piquage (11) de la colonne de trop-plein (4) sur ledit ballon (1), soit sur le fât de torche (3) dans le cas où celui-ci joue le rôle de ballon de pied de torche.

6.- Système selon l'une des revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que le point de piquage (10) du susdit tube crépiné (7) sur l'installation est situé en un point de mise à l'atmosphère des gaz tel que la séparation des liquides, éventuellement entrainés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz.

7.- Système selon l'une des revendications 3, 4, et 6, caractérisé en ce que la partie horizontale (12) ou subhorizontale de la colonne de trop-plein (4) débouche tangentiellement dans la partie verticale ou subverticale de ladite colonne de trop-plein (4) afin de minimiser le piégeage ou l'entrainement du gaz dans ladite colonne (4).

8.- Système selon l'une des revendications 3, ⁴, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein (4) est équipée de dispositifs tels que des ailettes de guidage ou des rampes hélicol- dales générant un mouvement hélicoïdal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein, afin de favoriser l'écoulement des liquides descendants et créer une cheminée centrale pour l'évacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entrainés par ceux-ci.

9.- Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation des gaz comprend un tube d'évacuation des gaz (13) placé à l'extérieur de la colonne de trop-plein (4), et communiquant avec ladite colonne de trop-plein (4) par une série de tubulures (14) situées à différents niveaux.

10.- Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (15) dudit tube d'évacuation (13) est raccordée au ballon de pied de torche (1) en un point (16)situé au-dessus du piquage (17) de la colonne de trop-plein (4) sur ledit ballon (1) ou bien sur le fût de torche (3) lui-méme dans le cas où celui-ci joue le rôle de ballon de pied de torche.

11.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de trop-plein (4) est équipée d'au moins un organe de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal à l'intérieur de ladite colonne de trop-plein (4).

12.- Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le susdit organe de détection consiste en un ou plusieurs détecteurs de niveau haut pouvant être placés dans la partie aérienne de la colonne de trop-plein (4) et/ou en un ou plusieurs détecteurs de pression différentiels ou non placés de préférence dans la partie basse de la colonne de trop-plein (4), et/ou encore en un ou plusieurs détecteurs conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarbures,par exemple par effet optique, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique ou bien par mesure de phénomènes vibratoires.

13.- Système selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le susdit organe de détection est placé soit dans la colonne de trop-plein (4) soit à l'extérieur, et peut être protégé par une tubulure annexe.

14.- Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il fait intervenir une multiplicité de colonnes de trop-plein (4) implantées dans les zones les plus favorables de la chaîne d'écoulement des gaz.

Dessins