EP0475830B1 - Procédé et bouchon de fermeture définitive d'un puits de stockage - Google Patents

Procédé et bouchon de fermeture définitive d'un puits de stockage Download PDF

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EP0475830B1
EP0475830B1 EP19910402396 EP91402396A EP0475830B1 EP 0475830 B1 EP0475830 B1 EP 0475830B1 EP 19910402396 EP19910402396 EP 19910402396 EP 91402396 A EP91402396 A EP 91402396A EP 0475830 B1 EP0475830 B1 EP 0475830B1
Authority
EP
European Patent Office
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plug
mobile
elements
fixed
well
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19910402396
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German (de)
English (en)
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EP0475830A1 (fr
Inventor
Michel Dardaine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0475830A1 publication Critical patent/EP0475830A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0475830B1 publication Critical patent/EP0475830B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/134—Bridging plugs

Definitions

  • the invention relates to the final storage of products or materials such as radioactive waste of high and very high activity deep in the earth.
  • irradiated combustible materials can be reprocessed after their use in a nuclear power plant.
  • This reprocessing consists in separating the products which can be reused from the products which must be considered as waste.
  • this waste there is high and very high activity waste which must be definitively stored after suitable confinement.
  • Very high-level waste is generally put in the form of borosilicate glass by suitable vitrification. This process makes it possible to reduce the volumes to be stored very significantly.
  • High-level waste is generally coated with a special cement. As this waste contains alpha emitters above a certain threshold, it is stored deep in the ground in geological formations suitable for containment, for example: granite massif, salt dome, clay formation. The effect of delay in the migration of radionuclides introduced by the geological environment adds to the retention provided by the conditioning. This geological storage therefore presents no risk of very long-term dissemination of the stored products.
  • the document FR-A-2,436,478 describes a method of definitively closing a storage well of determined internal section, in which there are products to be stored defining an upper stable storage surface, consisting in closing the well by a plug.
  • a first object of the invention is the use of a plug consisting mainly of a natural rock shaped to permanently close a storage well of determined internal section and in which there are products to be stored covered with materials of filling defining an upper stable storage surface on which the cap is placed.
  • the method according to the invention does not require the use of an external energy supply for lock it out. This can happen simply because of its own weight.
  • the process according to the invention can advantageously be completed by a phase which consists in pouring cement into the interstices formed by the spacing of the different elements of the plug.
  • the third object of the invention is a plug for closing a storage well of cylindrical section for the implementation of the process which has just been summarized.
  • This first embodiment can be completed with a screw for holding the two elements in a tight position, screwed into the fixed element and keeping the mobile element tight against the fixed element in cooperation with the weight of the mobile element and capable of being unscrewed to allow mutual separation of the two elements.
  • the second movable elements can be placed on several horizontal layers and be angularly offset from one layer to another, in order to be able to constitute a possible labyrinth for the fluids tending to pass through the plug.
  • FIG. 1 shows a plug 8 placed in a well 2, in which a waste container 4 has been placed, in the middle of filling materials 6.
  • the plug 8 is supported on your filling materials 6 which are provided to present a stable upper surface 7.
  • the filling materials 6 can be swelling clays which have the function of minimizing the transfers of water and radioelements by exerting a swelling pressure on the internal walls of the well 2.
  • a characteristic of the invention provides for using the own weight of the constituent elements of the plug 8 to ensure their own positioning against the walls of the well 2.
  • FIGS. 2A and 2B A first example of embodiment of a plug implementing this principle is illustrated by FIGS. 2A and 2B.
  • the plug is formed of two elements 11 and 12 which, when placed one against the other, constitute approximately a cylinder of diameter slightly smaller than the diameter of the well 2, the latter being generally cylindrical. More precisely, they are made up of two oblique truncated half-cylinders 11 and 12, each having an inclined sliding surface S; these surfaces S are placed opposite one another.
  • the first element 11 which is fixed, has its surface S inclined downwards.
  • the second element 12 which is movable, has its sliding surface S inclined upwards. Its base is intended to rest on the stable surface 7 of the filling materials 6.
  • fixed element designates the elements attached to the suspension means' of the plug
  • mobile element designates the elements movable relative to the suspension means and the fixed elements
  • each of these two elements 11 and 12 comprises means for mutual attachment, preferably placed in the middle of each surface S, so as to keep these two tightly pressed against each other. elements 11 and 12.
  • the embodiment illustrated in FIGS. 2A and 2B shows that these hooking means consist, for each of the two elements 11 and 12, of a hook 13 or 14 placed in the middle of the surface S so that their respective nozzles 18 and 19 are nested one inside the other. Therefore, the movable member 12 is suspended from the fixed member 11 by its own weight.
  • the screw 15 screwed into the base plate 17 of the suspension means 10 is intended to keep the movable element 12 hooked to the fixed element 11. This is effective in that it maintains the upper surface 16 of the element mobile 12 as low as possible, the two hooks 13 and 14 remaining assembled one inside the other.
  • the general principle of the method according to the invention is as follows: the plug is lowered using suspension means 10 to which the fixed element 11 is fixed.
  • the two elements 11 and 12 being tightened one against the other, the horizontal section of their assembly has a surface slightly smaller than that of the section of the well 2. The assembly is therefore introduced inside the latter.
  • the second embodiment of the plug according to the invention uses tie rods 25 fixed to the suspension means 10. They are screwed by means of a washer 27 into a fixed element 21, which constitutes a plate base of the plug, so that it can be removed once the plug is placed in well 2.
  • a first central movable element 22 is formed of two trunks of cone lower 22 I and upper 22 S , assembled by their base, so that this first mobile element 22 takes on the shape of a barrel.
  • the two upper outer surfaces S S and lower S I have an inverted inclination.
  • Second elements mobile 23 are provided to come to bear on the upper surface S S. To this end, they have a shape of a crown sector with their internal surface inclined with an inclination complementary to the inclination of the upper surface S S of the first mobile element 22.
  • These second mobile elements 23 constitute a crown whose circumference is very slightly lower than that of the internal walls of the well 2. They are crossed by the tie rods 25 by virtue of vertical passage holes 26. Stops 28 can be provided on the tie rods 25 to keep these second movable elements 23 tight against the first movable element 22.
  • a second series of third mobile elements 24 are provided to allow the first mobile element 22 to bear on them. They have the shape of a crown sector having an internal face inclined in a manner complementary to the lower surface S I of the first mobile element 22. Their total circumference is very slightly less than that of the internal walls of the well 2. It is also specified that their number is variable, but that there are at least two second movable elements 23 and at least two third movable elements 24.
  • the second and third movable elements 23 and 24 being in the form of a crown, and being separated once the plug is placed, gaps appear between them.
  • a variant of the process according to the invention consists in pouring cement into these interstices, as well as into the holes 26, so as to make the plug initially more compact.
  • FIG. 3B illustrates the position of the plug once it has been placed in well 2.
  • FIGS. 3A and 3B show a third preferred embodiment of the cap according to the invention which is inspired by the principle of the second embodiment described in the above paragraphs.
  • the plug described in this figure essentially corresponds to the upper part of the plug shown in FIGS. 3A and 3B. It comprises a fixed assembly 31 formed from the bottom of a cylindrical washer 33 assembled by a tie rod 38 to a truncated cone 35 whose large base is placed downwards.
  • This fixed assembly 31 is secured to the suspension means 10.
  • Several mobile elements 32 surround the assembly fixed 31 thanks to their formation in the crown sector. Their inner surface is inclined in correspondence with the inclined surface S of the fixed assembly 31.
  • the mobile elements 32 are held tight by clamping means 34 placed above the fixed assembly 31 and maneuverable by means of suspension 10. The mobile elements 32 therefore bear on the fixed assembly 31.
  • FIG. 5 represents the last envisaged embodiment of a plug according to the invention.
  • This plug incorporates a fixed element 41 similar to the fixed element 21 of FIGS. 3A and 3B.
  • a washer 47 is formed in the upper surface of this fixed element 41 to receive tie rods 45 similar to those of the second embodiment.
  • This cap also includes a first movable element 42 which is a truncated cone whose large base is placed upwards. The latter is supported on second mobile elements 43 which are crown sectors. The lower surface of the crowns is inclined at an inclination corresponding to that of the truncated cone constituting the first mobile element 42.
  • the crown of the second mobile elements 43 is placed so as to reform a cone, the first mobile element 42 can be placed inside this cone without touch the fixed element 41.
  • These second mobile elements 43 are held tight by means of tie rods 45 screwed into a washer 47 inserted in the fixed element 41.
  • the plug is lowered until the fixed element 41 comes into contact with the stable surface 7 of the filling materials.
  • the tie rods 45 are then released from the fixed element 41 by unscrewing and releasing the second movable elements 43. Under the weight of the first movable element 42, these move apart to come into contact with the internal wall of the well 2 and produce fitting the plug.
  • the gaps can also be sealed with cement.
  • the suspension means 10 are moored to the different plugs in several different places, that is to say rings 9 for the first embodiment (FIGS. 2A and 2B), to rings 29 placed at the top of the tie rods 25 as regards the second embodiment (FIGS. 3A and 3B), to a single ring 39 as regards the third embodiment (FIG. 4) and to rings 49 placed at the top of the tie rods 45 with regard to the last embodiment (FIG. 5).
  • suspension means consist of a sling mounted on a lifting beam so as to overcome unbalances.

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Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne le stockage définitif de produits ou matériaux tels que des déchets radioactifs de haute et très haute activité en profondeur dans le sol terrestre.
    • ART ANTERIEUR
  • Dans l'exploitation de l'énergie nucléaire, les matériaux combustibles irradiés peuvent être retraités après leur usage en centrale nucléaire. Ce retraitement consiste à séparer les produits qui peuvent être réutilisés des produits qui doivent être considérés comme des déchets. Parmi ces déchets, il existe des déchets de haute et très haute activité qu'il faut stocker définitivement après un confinement adapté.
  • Les déchets de très haute activité sont généralement mis sous forme de verre borosilicaté par une vitrification adaptée. Ce procédé permet de réduire les volumes à stocker de façon très importante. Les déchets de haute activité subissent généralement un enrobage dans un ciment spécial. Comme ces déchets contiennent des émetteurs alpha au-dessus d'un certain seuil, ils sont stockés en profondeur dans le sol dans des formations géologiques adaptées au confinement, par exemple : massif granitique, dôme de sel, formation argileuse. L'effet de retard à la migration des radionucléides introduit par le milieu géologique s'ajoute à la rétention assurée par le conditionnement. Ce stockage en formation géologique ne présente donc aucun risque de diffusion à très long terme des produits stockés.
  • Une des solutions utilisées pour procéder à ce stockage définitif en profondeur consiste à mettre le conteneur de déchets dans des puits creusés dans des galeries horizontales. Autour des conteneurs de déchets, on peut être amené à disposer des matériaux de remplissage tels que des argiles gonflantes de la famille des smectiques. Ces dernières ont pour fonction, d'une part, de ralentir les transferts d'eau de la roche d'accueil vers le conteneur et, d'autre part, de minimiser les transferts de radioéléments en sens inverse en exerçant, selon leur degré de saturation, une pression de gonflement pouvant atteindre quelques dizaines de mégapascals. Mais, une condition essentielle pour que ce matériau puisse répondre aux fonctions demandées est de garantir la pérennité de sa mise en place. En effet, les argiles compactées en gonflant repoussent tout ce qui les entoure.
  • Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en réalisant une fermeture définitive du puits en respectant les contraintes suivantes :
    • stabilité mécanique : la structure mise en place ne doit pas bouger, quelles que soient les contraintes qu'elle peut subir de la part du matériau de remplissage ;
    • durabilité : le matériau choisi ne doit pas s'altérer significativement, eu égard à la durée d'un stockage de plusieurs milliers d'années.
  • D'autre part, le document FR-A-2.436.478 décrit un procédé de fermeture définitive d'un puits de stockage de section interne déterminée, dans lequel se trouvent des produits à stocker définissant une surface supérieure de stockage stable, consistant à fermer le puits par un bouchon.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • A cet effet, un premier objet de l'invention est une utilisation d'un bouchon constitué principalement d'une roche naturelle façonnée pour fermer définitivement un puits de stockage de section interne déterminée et dans lequel se trouvent des produits à stocker recouverts de matériaux de remplissage définissant une surface supérieure de stockage stable sur laquelle est posée le bouchon.
  • Le deuxième objet de l'invention est un procédé de fermeture définitive d'un puits de stockage cylindrique dans lequel se trouvent des produits à stocker recouverts par des matériaux de remplissage définissant une surface supérieure de stockage stable, le procédé utilisant un bouchon cylindrique, tel que connu du document FR-A-2436478. Selon l'invention, il consiste à :
    • utiliser un bouchon constitué d'une roche naturelle façonnée comme principal matériau, placé en appui sur la surface stable, le bouchon cylindrique étant constitué de plusieurs éléments dont la section est légèrement inférieure à la section du puits ;
    • maintenir serré les uns contre les autres les éléments pendant la descente du bouchon dans le puits ; et
    • écarter les différents éléments les uns des autres pour qu'ils soient en contact avec la paroi interne du puits, l'écartement étant produit grâce à la descente par gravité d'au moins un élément par glissement contre la surface inclinée d'un autre élément du bouchon et par appui d'un des éléments du bouchon sur la surface stable.
  • Le procédé selon l'invention ne nécessite pas d'utiliser un apport d'énergie extérieure pour procéder à son verrouillage. Celui-ci peut se produire simplement sous l'effet de son propre poids.
  • Le procédé selon l'invention peut de façon avantageuse se compléter d'une phase qui consiste à couler du ciment dans les interstices constitués par l'écartement des différents éléments du bouchon.
  • Le troisième objet de l'invention est un bouchon de fermeture définitive d'un puits de stockage de section cylindrique pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être résumé.
  • Selon l'invention, le bouchon est constitué d'une roche naturelle façonnée et il comprend :
    • des moyens de suspension du bouchon, auxquels sont fixés, en translation verticale :
    • un élément fixe du bouchon, comportant au moins une surface de glissement inclinée sur laquelle glisse :
    • au moins un élément mobile, de manière à ce que ces éléments s'écartent pour être en contact avec la paroi interne du puits, de façon à ce que le bouchon épouse la forme interne du puits.
  • Une première réalisation préférée du bouchon consiste en ce que :
    • l'élément fixe est un premier demi-cylindre tronqué en biais, ayant une surface de glissement inclinée vers le bas ;
    • l'élément mobile est constitué d'un deuxième demi-cylindre tronqué en biais ayant une surface de glissement inclinée vers le haut, maintenue serrée contre la surface inclinée de l'élément fixe par des moyens d'accrochage mutuels placés au milieu de chacune des surfaces de glissement et libérables par déplacement relatif des deux éléments fixe et mobile le long de leurs surfaces de glissement.
  • Cette première réalisation peut se compléter d'une vis de maintien en position serrée des deux éléments, vissée dans l'élément fixe et maintenant l'élément mobile serré contre l'élément fixe en coopération avec le poids de l'élément mobile et pouvant être dévissée pour permettre l'écartement mutuel des deux éléments.
  • Une deuxième réalisation préférée des bouchons consiste en ce que :
    • l'élément fixe est constitué d'une rondelle cylindrique assemblée à un tronc de cône dont la base est placée vers le bas ;
    • les éléments mobiles sont en forme de secteur de couronne ayant une surface interne inclinée selon la conicité du tronc de cône de t'élément fixe pour prendre appui dessus.
  • Une troisième réalisation préférée du bouchon selon l'invention consiste en ce que :
    • un premier élément mobile est formé de deux troncs de cône assemblés en forme de tonneau ;
    • des deuxièmes éléments mobiles ont une forme de secteur de couronne ayant une face interne inclinée selon la conicité du tronc de cône supérieur du premier élément pour prendre appui dessus ;
    • des troisièmes éléments mobiles ont une forme de secteur de couronne ayant une face interne inclinée selon la conicité du tronc de cône inférieur du premier élément mobile pour que celui-ci prenne appui sur eux ;
    • un élément fixe constitue la base du bouchon, est fixé aux moyens de suspension ; les troisièmes éléments mobiles sont placés sur lui ;
    • des moyens de serrage sont constitués de tirants reliés aux moyens de suspension, traversant les deuxièmes et troisièmes éléments mobiles, sont vissés dans l'élément fixe pour maintenir les deuxièmes et troisièmes éléments mobiles contre le premier élément mobile pour être dévissés lorsque l'élément fixe est en appui sur la surface stable.
  • Dans la quatrième réalisation préférée du bouchon selon l'invention :
    • un premier élément mobile est formé d'un tronc de cône dont la base est placée en haut ;
    • des deuxièmes éléments mobiles sont constitués de secteurs de couronne ayant une surface interne inclinée selon la conicité du premier élément mobile, pour que celui -ci prenne appui sur eux par gravité ;
    • un élément fixe constitue la base du bouchon, fixé aux moyens de suspension par l'intermédiaire de :
      • moyens de serrage constitués de tirants traversant les éléments mobiles et étant vissés dans l'élément fixe pour être dévissés lorsque l'élément fixe est en appui sur la surface stable.
  • Dans cette quatrième réalisation, les deuxièmes éléments mobiles peuvent être placés sur plusieurs couches horizontales et être décalés angulairement d'une couche à l'autre, pour pouvoir constituer un éventuel labyrinthe pour les fluides tendant à traverser le bouchon.
    • LISTE DES FIGURES
  • L'invention, ses différentes caractéristiques et ses différentes réalisations seront mieux comprises à la lecture de ta description suivante accompagnée des figures qui sont respectivement :
    • figure 1, un schéma relatif à la technique de bouchage d'un puits, de manière générale ;
    • figures 2A et 2B, deux schémas relatifs à une première réalisation du bouchon selon l'invention ;
    • figures 3A et 3B, deux schémas relatifs à une deuxième réalisation du bouchon selon l'invention ;
    • figure 4, un schéma relatif à une troisième réalisation du bouchon selon l'invention ; et
    • figure 5, un schéma relatif à une quatrième réalisation du bouchon selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • La figure 1 montre un bouchon 8 placé dans un puits 2, dans lequel un conteneur de déchets 4 a été placé, au milieu de matériaux de remplissage 6. On fait allusion dans cet exemple aux puits de stockage de déchets radioactifs qui sont creusés dans des galeries souterraines et qui sont réservés au stockage définitif des déchets radioactifs. Comme le représente cette figure, le bouchon 8 est en appui sur tes matériaux de remplissage 6 qui sont prévus pour présenter une surface supérieure 7 stable. Les matériaux de remplissage 6 peuvent être des argiles gonflantes qui ont pour fonction de minimiser les transferts d'eau et de radioéléments en exerçant une pression de gonflement sur les parois internes du puits 2.
  • La pérennité de la mise en place du bouchon impose la fermeture définitive et parfaite du puits 2. Des forces de pression latérales doivent être exercées sur les parois du puits 2, de manière à assurer un' bouchage efficace.
  • Dans le cadre de l'invention, il est prévu d'utiliser des roches naturelles comme principal matériau constitutif du bouchon 8. Le granit peut notamment être utilisé pour constituer les différents éléments de ce bouchon 8. Ce matériau peut en effet s'intégrer facilement aux matériaux constitutifs du puits. Il offre une très grande stabilité et une très longue durée de vie. Par ailleurs, le façonnage de blocs de granit par les spécialistes granitiers permet une fabrication des différents éléments relativement facile.
  • L'utilisation de matériaux comme des roches naturelles permet, en outre, d'envisager des bouchons dont les différentes pièces sont relativement importantes. Leur mise en place et leur positionnement s'avèrent donc a priori délicats, en ce sens que ces différents éléments sont lourds à déplacer. De plus, il convient de plaquer les différents éléments du bouchon contre les parois du puits. Ceci suppose d'utiliser des moyens moteurs pour procéder à cet écartement.
  • Une caractéristique de l'invention prévoit d'utiliser le propre poids des éléments constitutifs du bouchon 8 pour assurer leur propre positionnement contre les parois du puits 2.
  • Un premier exemple de réalisation d'un bouchon mettant en oeuvre ce principe est illustré par les figures 2A et 2B. Dans cette première réalisation, le bouchon est formé de deux éléments 11 et 12 qui, une fois mis l'un contre l'autre, constituent approximativement un cylindre de diamètre légèrement inférieur au diamètre du puits 2, ce dernier étant généralement cylindrique. Plus exactement, ils sont constitués de deux demi-cylindres tronqués en biais 11 et 12, ayant chacun une surface de glissement inclinée S ; ces surfaces S sont placées en regard l'une de l'autre.
  • Le premier élément 11, qui est fixe, a sa surface S inclinée vers le bas. Le deuxième élément 12, qui est mobile, a sa surface de glissement S inclinée vers le haut. Sa base est destinée à prendre appui sur la surface stable 7 des matériaux de remplissage 6.
  • (Dans tout le texte de cette demande de brevet, le terme "élément fixe" désigne les éléments fixés aux moyens de suspension' du bouchon, le terme "élément mobile" désigne les éléments mobiles par rapport aux moyens de suspension et aux éléments fixes).
  • En vue de la mise en place du bouchon, chacun de ces deux éléments 11 et 12 comprend des moyens d'accrochage mutuel, placés de préférence au milieu de chaque surface S, de manière à maintenir serrés l' un contre l' autre ces deux éléments 11 et 12. La réalisation illustrée par les figures 2A et 2B montre que ces moyens d'accrochage sont constitués, pour chacun des deux éléments 11 et 12, d'un crochet 13 ou 14 placé au milieu de la surface S de manière à ce que leurs becs respectifs 18 et 19 soient emboîtés l'un dans l'autre. De ce fait, l'élément mobile 12 est suspendu à l'élément fixe 11 par son propre poids.
  • La vis 15 vissée dans la plaque de base 17 des moyens de suspension 10 est destinée à maintenir l'élément mobile 12 accroché à l'élément fixe 11. Ceci est effectif par le fait qu'elle maintient la surface supérieure 16 de l'élément mobile 12 le plus bas possible, les deux crochets 13 et 14 restant assemblés l'un dans l'autre.
  • En référence à la figure 2A, le principe général du procédé selon l'invention est le suivant : le bouchon est descendu à l'aide de moyens de suspension 10 auxquels est fixé l'élément fixe 11. Les deux éléments 11 et 12 étant serrés l'un contre l'autre, la section horizontale de leur ensemble a une surface légèrement inférieure à celle de la section du puits 2. L'ensemble est donc introduit à l'intérieur de ce dernier.
  • En référence à la figure 2B, lorsque l'élément mobile 12, suspendu à l'élément fixe 11, prend appui par sa base sur la surface stable 7 des matériaux de remplissage 6, on dévisse et enlève la vis 15 de la plaque de base 17. Le mouvement de descente de l'ensemble fait que l'élément mobile 12 se décroche de l'élément fixe 11 par séparation verticale des crochets 13 et 14. L'élément fixe 11 continuant sa descente a tendance à glisser le long de la surface S et à s'écarter de l'élément mobile 12. Cet écartement est mutuel puisque les deux éléments 11 et 12 ont à peu près le même poids. De la sorte, chacun de ces deux éléments vient se plaquer contre les parois internes du puits 2. La forme externe des éléments 11 et 12 du bouchon est prévue pour épouser la forme des parois internes du puits 2.
  • Dans le cas de la figure 2A, l'ensemble des deux éléments 11 et 12 serrés l'un contre l'autre avant leur écartement ne constitue pas un cylindre parfait, mais un cylindre auquel on aurait enlevé une tranche inclinée de cylindre. L'écartement mutuel des deux éléments 11 et 12 comble cette tranche au moment de la mise en place par descente de l'élément fixe 11 le long de l'élément mobile 12.
  • Le principe de mise en place du procédé selon l'invention consiste donc à :
    • maintenir les différents éléments, en l'occurrence 11 et 12 en ce qui concerne les figures 2A et 2B, les uns contre les autres, pendant la descente du bouchon dans le puits 2 ;
    • écarter ces différents éléments 11 et 12 les uns des autres pour qu'ils soient en contact avec les parois internes du puits 2. L'écartement est produit grâce à la descente d'au moins un élément, l'élément fixe 11, par gravité, et par glissement de sa surface inclinée S contre celle d'un autre élément mobile 12 qui prend appui sur la surface stable 7 des matériaux à boucher.
  • En référence aux figures 3A et 3B, la deuxième réalisation du bouchon selon l'invention utilise des tirants 25 fixés aux moyens de suspension 10. Ils sont vissés par l'intermédiaire d'une rondelle 27 dans un élément fixe 21, qui constitue une plaque de base du bouchon, de manière à pouvoir y être retirés une fois le bouchon mis en place dans le puits 2.
  • Un premier élément mobile 22 central est formé de deux troncs de cône inférieur 22I et supérieur 22S, assemblés par leur base, de sorte que ce premier élément mobile 22 affecte une forme de tonneau. Les deux surfaces externes supérieure SS et inférieure SI ont une inclinaison inversée. Des deuxièmes éléments mobiles 23 sont prévus pour venir prendre appui sur la surface supérieure SS. Ils ont à cet effet une forme de secteur de couronne avec leur surface interne inclinée d'une inclinaison complémentaire de l'inclinaison de la surface supérieure SS du premier élément mobile 22. Ces deuxièmes éléments mobiles 23 constituent une couronne dont la circonférence est très légèrement inférieure à cet le des parois internes du puits 2. Ils sont traversés par les tirants 25 grâce à des trous de passage 26 verticaux. Des butées 28 peuvent être prévues sur les tirants 25 pour maintenir ces deuxièmes éléments mobiles 23 serrés contre te premier élément mobile 22.
  • De manière analogue, une deuxième série de troisièmes éléments mobiles 24 sont prévus pour permettre au premier élément mobile 22 de prendre appui sur eux. Ils ont une forme de secteur de couronne ayant une face interne inclinée de manière complémentaire de la surface inférieure SI du premier élément mobile 22. Leur circonférence totale est très légèrement inférieure à celle des parois internes du puits 2. On précise également que leur nombre est variable, mais qu'il y a au moins deux deuxièmes éléments mobiles 23 et au moins deux troisièmes éléments mobiles 24.
  • La mise en place d' un tel bouchon est analogue à la précédente, c'est-à-dire que le bouchon est d'abord descendu à l'intérieur du puits 2. Lorsque la base de l'élément fixe 21 touche la surface stable 7 des matériaux de remplissage 6, la descente du bouchon par les moyens de suspension 10 est stoppée et les tirants 25 sont dévissés de l'élément fixe 21 et retirés des deuxièmes et troisièmes éléments mobiles 23 et 24. Du fait que le premier élément mobile 22 repose par le tronc de cône inférieur 22I sur les troisièmes éléments mobiles 24 sans reposer sur l'élément fixe 21, le poids de ce premier élément mobile 22 écarte les troisièmes éléments mobiles 24 par glissement de la surface inférieure de glissement SI Le premier élément mobile 22 pousse donc les troisièmes éléments mobiles 24 contre les parois internes du puits 2. De même, sous l'effet de leur propre poids, les deuxièmes éléments mobiles 23 n'étant plus maintenus serrés contre le tronc de cône supérieur 22S du premier élément mobile 22, ceux-ci ont tendance à s'écarter par glissement sur la surface supérieure SS et viennent s'appuyer sur la paroi interne du puits 2. Le bouchage est alors effectué.
  • Les deuxièmes et troisièmes éléments mobiles 23 et 24 étant en forme de couronne, et étant écartés une fois le bouchon placé, des interstices apparaissent entre ceux-ci . Une variante du procédé selon l'invention consiste à couler du ciment dans ces interstices, ainsi que dans les trous 26, de manière à rendre le bouchon initialement plus compact.
  • La figure 3B illustre la position du bouchon une fois mis en place dans le puits 2.
  • La figure 4 présente une troisième réalisation préférée du bouchon selon l'invention qui s'inspire du principe de la deuxième réalisation décrite dans les paragraphes ci-dessus. En fait, le bouchon décrit sur cette figure correspond pour l'essentiel à la partie supérieure du bouchon représenté sur les figures 3A et 3B. Il comprend un ensemble fixe 31 constitué en partant du bas d'une rondelle cylindrique 33 assemblée par un tirant 38 à un tronc de cône 35 dont la grande base est placée vers le bas. Cet ensemble fixe 31 est arrimé aux moyens de suspension 10. Plusieurs éléments mobiles 32 entourent l'ensemble fixe 31 grâce à leur formé en secteur de couronne. Leur surface intérieure est inclinée en correspondance avec la surface inclinée S de l'ensemble fixe 31. Les éléments mobiles 32 sont maintenus serrés par des moyens de serrage 34 placés au-dessus de l'ensemble fixe 31 et manoeuvrables par l'intermédiaire des moyens de suspension 10. Les éléments mobiles 32 prennent donc appui sur l'ensemble fixe 31.
  • Lors de la mise en place de ce bouchon, l'ensemble est descendu jusqu'à ce que la base inférieure de l'ensemble fixe 31 s'appuie sur la surface stable 7 des matériaux de remplissage 6 du puits 2. Les moyens de serrage 34 sont libérés et les éléments mobiles 32 continuent à descendre légèrement du fait de leur propre poids, en glissant le long de la surface inclinée S de l'ensemble fixe 31 . Leur surface extérieure vient en contact avec la surface interne du puits 2. Le bouchage du puits 2 est ainsi réalisé et peut être complété par l'introduction de ciment entre les différents éléments mobiles 32 légèrement écartés les uns par rapport aux autres.
  • La figure 5 représente la dernière réalisation envisagée d'un bouchon selon l'invention. Ce bouchon reprend un élément fixe 41 analogue à l'élément fixe 21 des figures 3A et 3B. Une rondelle 47 est ménagée dans la surface supérieure de cet élément fixe 41 pour recevoir des tirants 45 analogues à ceux de la deuxième réalisation. Ce bouchon comprend également un premier élément mobile 42 qui est un tronc de cône dont la grande base est placée vers le haut. Celui-ci prend appui sur des deuxièmes éléments mobiles 43 qui sont des secteurs de couronne. La surface inférieure des couronnes est inclinée à une inclinaison correspondant à celle du tronc de cône constituant le premier élément mobile 42. Lorsque la couronne des deuxièmes éléments mobiles 43 est placée de manière à reformer un cône, le premier élément mobile 42 peut être placé à l'intérieur de ce cône sans toucher l'élément fixe 41 . Ces deuxièmes éléments mobiles 43 sont maintenus serrés à l'aide de tirants 45 vissés dans une rondelle 47 insérée dans l'élément fixe 41.
  • De manière analogue à la deuxième réalisation, le bouchon est descendu jusqu'à ce que l'élément fixe 41 vienne en contact avec la surface stable 7 des matériaux de remplissage. Les tirants 45 sont alors libérés de l'élément fixe 41 par dévissage et dégagement des deuxièmes éléments mobiles 43. Sous le poids du premier élément mobile 42, ceux-ci s'écartent pour venir en contact avec la paroi interne du puits 2 et réaliser la mise en place du bouchon. Les interstices peuvent également être colmatés à l'aide de ciment.
  • Les différentes réalisations décrites précédemment ne sont que des exemples, le principe sous-jacent au procédé selon l'invention consistant, une fois la roche naturelle choisie comme matériau, à appliquer une charge sur le haut du bouchon après sa mise en place, cette charge pouvant être induite simplement sous l'effet de son propre poids. Cette charge précontraint tes différents éléments mobiles du bouchon et provoque des déplacements pour aboutir à un effet de coin. Cette structure permet de mettre en place des bouchons à n'importe quelle profondeur dans les puits sans apport d'énergie.
  • Les moyens de suspension 10 sont amarrés aux différents bouchons en plusieurs endroits différents, c'est-à-dire à des anneaux 9 pour la première réalisation (figures 2A et 2B), à des anneaux 29 placés en haut des tirants 25 en ce qui concerne la deuxième réalisation (figures 3A et 3B), à un anneau unique 39 en ce qui concerne la troisième réalisation (figure 4) et à des anneaux 49 placés en haut des tirants 45 en ce qui concerne la dernière réalisation (figure 5).
  • De plus, les moyens de suspension sont constitués d'un élinguage monté sur un palonnier de manière à s'affranchir des balourds.

Claims (9)

  1. Utilisation d'un bouchon (8) constitué principalement d'une roche naturelle façonnée pour fermer définitivement un puits de stockage (2) de section interne déterminée et dans lequel se trouvent des produits à stocker recouverts de matériaux de remplissage définissant une surface supérieure de stockage stable (7) sur laquelle est posé le bouchon.
  2. Procédé de fermeture définitive d'un puits de stockage (2) cylindrique, dans lequel se trouvent des produits à stocker recouverts par des matériaux de remplissage définissant une surface supérieure de stockage stable (7), le procédé utilisant un bouchon (8) cylindrique, caractérisé en ce qu'il consiste à :
    - utiliser un bouchon (8) constitué d'une roche naturelle façonnée comme principal matériau, placé en appui sur la surface stable (7), le bouchon (8) cylindrique étant constitué de plusieurs éléments dont la section est légèrement inférieure à la section du puits (2) ;
    - maintenir serrés les uns contre les autres les éléments du bouchon (8) pendant la descente de celui-ci dans le puits (2) ;
    - écarter les différents éléments les uns des autres pour qu'ils soient en contact avec la paroi interne du puits (2), l'écartement étant produit grâce à la descente par gravité d'au moins un élément par glissement contre une surface inclinée (S) d'un autre élément du bouchon (2) et par appui d'un des éléments du bouchon (2) sur la surface stable (7).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à couler du ciment dans les interstices constitués par l'écartement des éléments mobiles écartés.
  4. Bouchon de fermeture définitive d'un puits de stockage (2) de section cylindrique pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 ou 3, ledit bouchon étant constitué d'une roche naturelle façonnée et comprenant :
    - des moyens de suspension (10) du bouchon ;
    - un élément fixe du bouchon (8) comportant au moins une surface de glissement inclinée (S) et sur laquelle glisse :
    - au moins un élément mobile, de manière à ce que ces éléments s'écartent pour être en contact avec la paroi interne du puits (2), de façon à ce que le bouchon épouse la forme interne du puits (2).
  5. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
    - l'élément fixe (11) est un premier demi-cylindre tronqué ayant une surface de glissement (S) inclinée vers le bas ;
    - l'élément mobile (12) est constitué d'un deuxième demi-cylindre tronqué en biais ayant une surface de glissement (S) inclinée vers le haut, maintenue serrée contre la surface de glissement (S) de l'élément fixe (11) par des moyens d'accrochage mutuel (13, 14) libérables par déplacement relatif des deux éléments fixe (11) et mobile (12) le long de leurs surfaces de glissement (S).
  6. Bouchon selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une vis de maintien (15) est vissée dans l'élément fixe (11) et maintient l'élément mobile (12) serré contre l'élément fixe (11) en coopération avec le poids de l'élément mobile (12), et peut être dévissée pour permettre l'écartement mutuel des deux éléments fixe (11) et mobile (12).
  7. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
    - l'élément fixe est un ensemble (31) constitué d'une rondelle cylindrique (33) assemblée à un tronc de cône (35) dont la base est placée vers le bas ;
    - les éléments mobiles (32) ont une forme de secteur de couronne ayant une surface interne de glissement (S) inclinée selon la conicité du tronc de cône de l'ensemble fixe (31) pour prendre appui sur celui-ci.
  8. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
    - un premier élément mobile (22) est formé par deux troncs de cône assemblés en forme de tonneau ;
    - des deuxièmes éléments mobiles (23) ont une forme de secteur de couronne ayant une face interne de glissement (SS) inclinée selon la conicité du tronc de cône supérieur (22S) du premier élément mobile (22) pour prendre appui dessus ;
    - des troisièmes éléments mobiles (24) ont une forme de secteur de couronne ayant une surface interne de glissement (SI) inclinée selon la conicité du tronc de cône inférieur (22I) du premier élément mobile (22) pour que celui-ci prenne appui sur eux ;
    - un élément fixe (21) constitue la base du bouchon et est fixé aux moyens de suspension (10) sur lesquels sont placés les troisièmes éléments mobiles (24) ;
    - des moyens de serrage sont constitués par des tirants (25) reliés aux moyens de suspension (10), traversant les deuxièmes et troisièmes éléments mobiles (23, 24), et sont vissés dans l'élément fixe (21) pour maintenir tes deuxièmes et troisièmes éléments mobiles (23, 24) contre le premier élément mobile (22), de manière à pouvoir être dévissés lorsque l'élément fixe (21) est en appui sur la surface stable (7).
  9. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
    - un premier élément mobile (42) est formé d'un tronc de cône dont la base est placée en haut ;
    - des deuxièmes éléments mobiles (43) sont constitués de secteurs de couronne ayant une surface interne de glissement (S) inclinée selon la conicité du premier élément mobile (42), pour que celui-ci prenne appui sur eux par gravité ;
    - un élément fixe (41) constitue la base du bouchon et est fixé aux moyens de suspension (10) par l'intermédiaire de :
    - moyens de serrage constitués de tirants (45) traversant les éléments mobiles (43) et étant vissés dans l'élément fixe (41), de manière à pouvoir être dévissés lorsque l'élément fixe (41) est en appui sur la surface stable (7).
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