FR2751374A1 - PROCESS FOR CREATING A CAVITY IN A LOW THICK SALT MINE - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un procédé pour creuser, par dissolution,The subject of the invention is a method for digging, by dissolving,
une cavité dans un terrain contenant en majorité du sel. a cavity in a ground containing mostly salt.
L'invention vise plus particulièrement à obtenir, après creusement, une cavité permettant le stockage d'un fluide et notamment de gaz naturel dans une mine de sel dont la hauteur est d'environ une centaine de mètres. Le terme hauteur devra être compris dans la suite de la The invention aims more particularly to obtain, after digging, a cavity for storing a fluid and especially natural gas in a salt mine whose height is about a hundred meters. The term height will have to be understood in the continuation of the
description au sens de l'élévation. description in the sense of elevation.
Compte-tenu des sollicitations auxquelles la cavité doit. être soumise pendant son exploitation en tant que stockage du gaz, il est nécessaire de maîtriser la propagation de la dissolution afin d'obtenir une Given the stresses to which the cavity must. during its operation as gas storage, it is necessary to control the propagation of the dissolution in order to obtain a
cavité finale présentant une forme mécaniquement stable. final cavity having a mechanically stable shape.
Or, s'il est relativement aisé de contrôler la dissolution lorsque la mine atteint ou même dépasse un millier de mètres, cette opération est plus délicate lorsque le sel est stratifié. En effet, l'épaisseur de sel disponible ne dépassant alors que rarement quelques centaines de mètres, on est amené à However, if it is relatively easy to control the dissolution when the mine reaches or even exceeds a thousand meters, this operation is more delicate when the salt is stratified. Indeed, the thickness of salt available rarely exceeding a few hundred meters, we are led to
réaliser des cavités dont la largeur est au moins égale à la hauteur. make cavities whose width is at least equal to the height.
Certes, il est connu pour creuser une mine de sel par dissolution: - de réaliser un conduit d'injection, un conduit d'extraction et une ébauche d'espace de communication mettant en liaison les conduits d'injection et d'extraction, - d'injecter, par le conduit d'injection, un solvant du sel dans l'espace de communication, et - d'extraire, par le conduit d'extraction, la saumure formée par la Of course, it is known for digging a salt mine by dissolving: - to produce an injection pipe, an extraction pipe and a blank of communication space connecting the injection and extraction pipes, - injecting, via the injection conduit, a solvent of the salt into the communication space, and - extracting, by the extraction duct, the brine formed by the
dissolution du sel au contact du solvant. dissolution of the salt in contact with the solvent.
Une fois l'ébauche de l'espace de communication réalisée, en imposant au solvant de le traverser de part en part, on creuse cet espace de communication progressivement et au fur et à mesure de la dissolution du Once the draft of the communication space has been completed, by requiring the solvent to pass through it, this communication space is progressively widened and as the dissolution of the
sel à son contact, jusqu'à réaliser la cavité finale. salt on contact, until the final cavity.
Mais, cette technique est coûteuse, car rapporté au volume de la cavité finale de forme mécaniquement stable, le nombre d'opérations de mise en oeuvre est relativement important (en particulier la réalisation des However, this technique is expensive because, compared with the volume of the final cavity of mechanically stable form, the number of implementation operations is relatively high (in particular the production of
conduits et de l'ébauche de l'espace de communication). ducts and draft communication space).
Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose que, préalablement à l'injection du solvant dans l'espace de communication, on réalise au moins une ébauche de tunnel borgne, laquelle: - s'étend entre une extrémité ouverte et une extrémité close et, - est en liaison avec l'espace de communication par son extrémité ouverte afin de permettre la circulation du solvant et la dissolution du sel To solve these problems, the invention proposes that, prior to the injection of the solvent into the communication space, at least one blind tunnel blank is produced, which: extends between an open end and a closed end and - is connected to the communication space by its open end to allow the circulation of the solvent and the dissolution of the salt
dans le tunnel borgne.in the blind tunnel.
Cette solution possède notamment comme avantage, de permettre un éventail varié de formes de cavité et une exploitation de la mine dans de This solution has the advantage, in particular, of allowing a varied range of cavity shapes and an exploitation of the mine in
nombreuses directions.many directions.
Elle permet en outre d'augmenter sensiblement le volume de la cavité finale pour une stabilité mécanique donnée, ce qui réduit notablement le coût de l'opération de creusement rapportée au volume de la cavité. En effet, la seule contrainte majeure pourra ne plus être en pratique que de disposer l'extrémité ouverte de (ou des) l'ébauche(s) du tunnel(s) borgne(s) dans l'ébauche de l'espace de communication, de telle sorte que les ébauches It also makes it possible to substantially increase the volume of the final cavity for a given mechanical stability, which significantly reduces the cost of the digging operation relative to the volume of the cavity. Indeed, the only major constraint may be in practice only to have the open end of (or) the blank (s) of the tunnel (s) blind (s) in the blank of the communication space , so that the blanks
du tunnel borgne et de l'espace de communication puissent communiquer. blind tunnel and communication space can communicate.
Il sera alors très avantageux de multiplier le nombre d'ébauches It will then be very advantageous to multiply the number of drafts
de tunnels borgnes en liaison avec l'espace de communication. of blind tunnels in connection with the communication space.
Cette solution est d'autant plus remarquable, qu'elle présente un effet surprenant. En effet, un tunnel borgne ne favorise a priori pas l'entrée et la circulation du solvant, encore moins le brassage du solvant et la This solution is all the more remarkable, as it has a surprising effect. Indeed, a blind tunnel does not a priori favor the entry and circulation of the solvent, much less the stirring of the solvent and the
dissolution du sel. Telle est pourtant la réalité. dissolving the salt. This is the reality, however.
Dans toute la description, le terme "ébauche" désigne l'état initial Throughout the description, the term "roughing" refers to the initial state
d'un espace ou d'un tunnel (avant dissolution du sel par le solvant). a space or a tunnel (before dissolution of the salt by the solvent).
Afin d'améliorer la dissolution dans le tunnel borgne, l'invention propose qu'à l'endroit de la liaison entre l'ébauche de l'espace de communication et l'ébauche du tunnel borgne (lequel endroit pourrait être disposé a priori n'importe o le long de l'ébauche d'espace de communication entre les deux conduits), on puisse réaliser l'extrémité ouverte de l'ébauche du tunnel borgne en surplomb de l'espace de communication. Une variante permettant également d'améliorer la dissolution dans le tunnel borgne consiste à: - réaliser l'extrémité ouverte de l'ébauche du tunnel borgne à proximité du conduit d'injection, - faire circuler le solvant dans le conduit d'injection et le faire ressortir de ce conduit par une extrémité formant point d'injection dans la cavité, - réaliser l'ébauche du tunnel borgne avec la partie de son In order to improve the dissolution in the blind tunnel, the invention proposes that at the location of the connection between the blank of the communication space and the blank of the blind tunnel (which location could be arranged a priori n any o along the outline of communication space between the two ducts), one can realize the open end of the blind tunnel blank overhanging the communication space. A variant which also makes it possible to improve the dissolution in the blind tunnel consists in: - producing the open end of the blank of the blind tunnel near the injection pipe, - circulating the solvent in the injection pipe and the to emerge from this duct by an end forming an injection point in the cavity, - to make the blank of the blind tunnel with part of its
extrémité ouverte en surplomb du point d'injection. open end overhanging the injection site.
Afin d'améliorer encore la dissolution dans le tunnel borgne, l'invention propose que: - on réalise les conduits d'injection et d'extraction distants l'un de l'autre, - on ménage une partie allongée dans l'ébauche de l'espace de communication, - on réalise l'ébauche du tunnel borgne et la partie allongée de l'ébauche de l'espace de communication sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre, et le conduit d'injection entre l'ébauche du tunnel borgne et la In order to further improve the dissolution in the blind tunnel, the invention proposes that: the injection and extraction ducts are made at a distance from each other; an elongated part is made in the blank of the communication space, - the blind tunnel blank and the elongate portion of the blank of the communication space are substantially produced in the extension of one another, and the injection pipe between the draft of the one-eyed tunnel and the
partie allongée de l'espace de communication. extended part of the communication space.
Par contre, si l'on souhaite réduire les coûts de réalisation d'une cavité ou augmenter l'éventail des formes réalisées, l'invention propose de disposer sensiblement coaxialement les conduits d'injection et d'extraction de sorte que l'un de ces conduits est situé au centre et est entouré par l'autre, au moins sur une partie de sa longueur axiale. Il n'y a alors plus qu'un trou à On the other hand, if it is desired to reduce the costs of making a cavity or to increase the range of shapes produced, the invention proposes to arrange the injection and extraction ducts substantially coaxially so that one of these ducts is centrally located and is surrounded by the other, at least over part of its axial length. There is then only one hole to
creuser pour réaliser les deux conduits. dig to make the two ducts.
L'invention va apparaître encore plus clairement dans la The invention will appear even more clearly in the
description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans description which follows, made with reference to the accompanying drawings in
lesquels: - la figure 1 montre en coupe une première forme d'ébauche de cavité réalisée dans une mine de sel, - la figure 2 montre en coupe une première forme de cavité obtenue à partir de l'ébauche de la figure 1 après creusement par dissolution d'une partie du sel contenu dans la mine, - la figure 3 montre en coupe une deuxième forme de cavité obtenue après creusement par dissolution d'une partie du sel contenu dans la mine, - la figure 4 montre en coupe une troisième forme de cavité obtenue après creusement par dissolution d'une partie du sel contenu dans la mine. A la figure 1, est illustrée une mine de sel 1 se présentant sous forme stratifiée et comprise entre deux couches minérales contenues dans le sol 10. Un conduit d'injection 16 et un conduit d'extraction 18 ont été disposés dans deux puits, après creusement de ceux-ci, sensiblement verticalement entre le niveau du sol et une ébauche la de cavité creusée dans which: - Figure 1 shows in section a first form of cavity blank made in a salt mine, - Figure 2 shows in section a first cavity shape obtained from the blank of Figure 1 after digging by dissolution of a portion of the salt contained in the mine; FIG. 3 shows in section a second cavity shape obtained after digging by dissolving a portion of the salt contained in the mine; FIG. 4 shows in section a third form; cavity obtained after digging by dissolving a portion of the salt contained in the mine. In FIG. 1, a salt mine 1 is shown in laminated form and between two mineral layers contained in the soil 10. An injection pipe 16 and an extraction pipe 18 have been placed in two wells, after digging thereof, substantially vertically between the ground level and a blank of the cavity hollowed out in
la mine de sel 1.the salt mine 1.
Ces conduits comprennent une extrémité située au niveau du sol 16a, 18b et une extrémité 16b, 18a située dans l'ébauche la de cavité. Les extrémités 16b, 18a situées dans l'ébauche de cavité la sont reliées par une ébauche 4 d'espace de communication. Ici, l'ébauche 4 de l'espace de communication a été forée à partir du conduit 18. L'axe de forage 13 a été représenté en trait interrompu. Le diamètre de l'ébauche est d'environ 6 cm These conduits comprise an end located at ground level 16a, 18b and an end 16b, 18a located in the cavity blank 1a. The ends 16b, 18a located in the cavity blank la are connected by a blank 4 of communication space. Here, the blank 4 of the communication space has been drilled from the conduit 18. The drill axis 13 has been shown in broken lines. The diameter of the blank is about 6 cm
et de préférence inférieure à 10 cm. and preferably less than 10 cm.
L'ébauche 4 de l'espace de communication comporte une partie allongée et sensiblement rectiligne et horizontale 4c comprise entre une partie extrême 4b en liaison avec le conduit d'extraction 18, et une autre partie extrême 4a entourant le conduit d'injection 16 sur une partie de sa longueur, à proximité de son extrémité 16b formant point d'injection dans la cavité. Une ébauche 2 de tunnel borgne a été réalisée par prolongement de la partie allongée 4c de l'ébauche 4 de l'espace de communication au-delà du conduit d'injection 16. Cette ébauche 2 de tunnel borgne comprend ainsi une extrémité close 2b et une extrémité ouverte 2a communicant avec l'ébauche 4 de l'espace de communication. L'extrémité ouverte 2a surplombe le point d'injection 16a, de sorte que sa partie basse est plus haute que le The blank 4 of the communication space comprises an elongate and substantially rectilinear and horizontal portion 4c between an end portion 4b in connection with the extraction conduit 18, and another end portion 4a surrounding the injection conduit 16 on part of its length, near its end 16b forming injection point in the cavity. A blind tunnel blank 2 has been produced by extending the elongated portion 4c of the blank 4 of the communication space beyond the injection conduit 16. This blind tunnel blank 2 thus comprises a closed end 2b and an open end 2a communicating with the blank 4 of the communication space. The open end 2a overhangs the injection point 16a, so that its lower part is higher than the
point d'injection 16b.injection point 16b.
A la figure 2, on injecte un solvant (ici de l'eau) tel qu'illustré par la flèche 17 par l'extrémité 16a du conduit d'injection 16. L'eau ressort du conduit 16 par le point d'injection 16b o elle est injectée dans l'extrémité 14a de l'espace de communication tel qu'illustré par les flèches 15a. L'eau injectée étant moins dense que la saumure, celle-ci monte en partie supérieure de la In FIG. 2, a solvent (here water) is injected as illustrated by the arrow 17 through the end 16a of the injection duct 16. The water leaves the duct 16 via the injection point 16b o it is injected into the end 14a of the communication space as illustrated by the arrows 15a. Since the injected water is less dense than the brine, it rises in the upper part of the
cavité lla.cavity lla.
L'eau injectée circule de l'extrémité 14a de l'espace de communication vers la partie allongée 14c de l'espace de communication 14 et le tunnel borgne 12. Tel qu'illustré par les flèches 15c, 15e, l'eau creuse la mine de sel en dissolvant le sel, de sorte qu'après creusement, les ébauches 4; 2 de l'espace de communication et du tunnel borgne forment l'espace de communication 14 et le tunnel borgne 12 de largeur, de longueur et de hauteur supérieures à leur ébauche respective. L'eau chargée en sel formant saumure circule alors en partie inférieure de l'espace de communication 14 et du tunnel borgne 12 tel qu'illustré par les flèches 15d, 15f. La saumure passe du tunnel borgne 12 vers la partie allongée et horizontale 14c de l'espace de communication 14. En appliquant une pression d'injection supérieure à la pression d'extraction, la saumure circule de la partie allongée 14c de l'espace de communication 14 vers le conduit 18 via l'extrémité 14b de l'espace de The injected water flows from the end 14a of the communication space to the elongate portion 14c of the communication space 14 and the blind tunnel 12. As illustrated by the arrows 15c, 15e, the water is hollowed out. salt mine by dissolving the salt, so that after digging, the blanks 4; 2 of the communication space and the blind tunnel form the communication space 14 and the blind tunnel 12 of width, length and height greater than their respective blank. The brine salt-laden water then circulates in the lower part of the communication space 14 and the blind tunnel 12 as illustrated by the arrows 15d, 15f. The brine passes from the blind tunnel 12 to the elongate and horizontal portion 14c of the communication space 14. By applying an injection pressure greater than the extraction pressure, the brine circulates from the elongated portion 14c of the space of communication 14 to the conduit 18 via the end 14b of the space of
communication 14, tel qu'illustré par la flèche 15b. communication 14, as illustrated by arrow 15b.
A la figure 3, les éléments correspondant à ceux de la figure 2 ont été repérés par un numéro augmenté de 10. Cette figure se différencie essentiellement de la figure 2 en ce que les circuits d'injection 26 et d'extraction 28 sont disposés coaxialement. Le circuit d'injection 26 descendant le plus bas dans la cavité 21a, il est situé à l'intérieur et le circuit d'extraction 28 à l'extérieur. Le circuit d'extraction 28 entoure le circuit In FIG. 3, the elements corresponding to those of FIG. 2 have been identified by a number increased by 10. This figure differs essentially from FIG. 2 in that the injection and extraction circuits 26 are arranged coaxially. . The injection circuit 26 descending lowest in the cavity 21a, it is located inside and the extraction circuit 28 outside. The extraction circuit 28 surrounds the circuit
d'injection sur la majeure partie de sa longueur. injection over most of its length.
Du fait de cette conformation particulière, l'espace de communication ne comprend plus ici de partie allongée horizontale et est réalisé entièrement autour du circuit d'injection 26, entre les extrémités 26b, 28a des conduits d'injection et d'extraction. Le forage de l'ébauche d'espace de communication pourra être obtenu aisément en même temps que celui destiné au conduit d'extraction. L'axe 23 de l'ébauche de tunnel borgne a été Due to this particular conformation, the communication space no longer comprises here horizontal elongated portion and is made entirely around the injection circuit 26, between the ends 26b, 28a of the injection and extraction ducts. The drilling of the blank of communication space can be easily obtained at the same time as that for the extraction duct. Axis 23 of the blind tunnel blank has been
représenté en trait interrompu.represented in broken lines.
La circulation d'eau, et donc de saumure, est réalisée à l'aide d'une pompe de compression 30 injectant l'eau sous pression dans le conduit The circulation of water, and therefore of brine, is carried out using a compression pump 30 injecting water under pressure into the duct
d'injection 26 tel qu'indiqué par la flèche 27. injection 26 as indicated by the arrow 27.
A la figure 4, les éléments correspondant à ceux de la figure 3 ont été repérés par un numéro augmenté de 10. Cette figure se différencie essentiellement de la précédente en ce qu'une deuxième ébauche 43 de tunnel borgne a été réalisée. Cette figure illustre la réalisation de multiples tunnels borgnes 32, 42 en liaison fluide par leur extrémité ouverte 32a, 42a avec In FIG. 4, the elements corresponding to those of FIG. 3 have been identified by a number increased by 10. This figure differs essentially from the previous one in that a second blind tunnel blank 43 has been produced. This figure illustrates the realization of multiple blind tunnels 32, 42 in fluid connection by their open end 32a, 42a with
l'espace de communication 34.the communication space 34.
L'eau injectée par le point d'injection 36b monte puisqu'elle est moins dense que la saumure contenue dans la cavité et que le point The water injected by the injection point 36b rises since it is less dense than the brine contained in the cavity and the point
d'injection est situé sous les extrémités ouvertes 32a, 42a des trous borgnes. injection is located under the open ends 32a, 42a of the blind holes.
L'eau se répartit ensuite entre les différents tunnels borgnes et les creuse en se chargeant en sel. La saumure ainsi formée a ensuite tendance à descendre dans l'extrémité 34a de l'espace de communication, tel qu'illustré par les flèches 35c. En pratique, le flux 35a d'eau injectée dirige la saumure vers l'extrémité 38a du tube d'extraction 38, tel qu'illustré par les flèches 35b. La The water is then divided between the various blind tunnels and digs by loading with salt. The brine thus formed then has a tendency to descend into the end 34a of the communication space, as illustrated by the arrows 35c. In practice, the flow 35a of injected water directs the brine towards the end 38a of the extraction tube 38, as illustrated by the arrows 35b. The
saumure est alors extraite par le tube d'extraction 38. brine is then extracted by the extraction tube 38.
Sur cette figure 4, la circulation d'eau, et donc de saumure, est réalisée à l'aide d'une pompe d'aspiration 40 aspirant la saumure par In this FIG. 4, the circulation of water, and thus of brine, is carried out by means of a suction pump 40 sucking the brine through
l'intermédiaire du tube d'extraction 38, tel qu'indiqué par la flèche 39. through the extraction tube 38, as indicated by the arrow 39.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, on pourrait prévoir d'inverser les conduits Of course, the invention is not limited to the embodiments described above. Thus, we could plan to invert the ducts
d'injection et d'extraction, sans que cela modifie l'invention. injection and extraction, without this modifying the invention.
On pourrait également prévoir de réaliser les ébauches de tunnels borgnes ou la partie allongée de l'espace de communication légèrement inclinées. Dans le cas des trous borgnes, l'extrémité ouverte doit nécessairement être plus basse de l'extrémité close en raison de la plus forte It would also be possible to make blind tunnel blanks or the elongated portion of the communication space slightly inclined. In the case of blind holes, the open end must necessarily be lower than the closed end because of the stronger
densité de la saumure par rapport à l'eau injectée. density of the brine compared to the injected water.
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