FR2498301A1

FR2498301A1 - Procede, appareil et injecteur pour bruler une matiere contenant des hydrocarbures avec reduction des fumees

Info

Publication number: FR2498301A1
Application number: FR8118310A
Authority: FR
Inventors: Robert T Brooks
Original assignee: Baker International Corp
Current assignee: Baker International Corp
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1982-07-23
Also published as: GB2093178A; US4452583A; JPS57150724A; NL8105048A; NO820188L

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL PERFECTIONNE DESTINE A BRULER UNE MATIERE CONTENANT DES HYDROCARBURES, PAR EXEMPLE L'HUILE LOURDE PROVENANT D'UN PUITS SOUTERRAIN EN COURS D'ESSAIS. CET APPAREIL COMPREND UN BRULEUR 10 DANS UN BLOC 15 D'EXTREMITE DUQUEL SONT DISPOSES DES INJECTEURS 17 DONT LES AXES FORMENT UN CONE S'EVASANT VERS L'EXTERIEUR. CHAQUE INJECTEUR 17 RECOIT LA MATIERE HYDROCARBONEE A BRULER PAR UN ORIFICE 15E ET UN GAZ COMPRIME, COMPRENANT DE L'AIR, PAR UN CONDUIT 15K, DE MANIERE QUE LA MATIERE SOIT ATOMISEE AVANT D'ETRE DECHARGEE. LE BLOC 15 PRESENTE UN ORIFICE CONIQUE 20 DESTINE A PULVERISER DE L'EAU A L'INTERIEUR DE LA FLAMME FORMEE PAR LES INJECTEURS 17. DOMAINE D'APPLICATION: ELIMINATION DES MATIERES HYDROCARBONEES RECUEILLIES AU COURS D'ESSAIS DE PUITS DE PETROLE.

Description

24983Q1

L'invention concerne d'une manière générale des procédés et des appareils pour brûler des matières liquides contenant des hydrocarbures, par exemple du pétrole brut, des fluides de forage émulsionnés inverses ou à base d'huile émulsionnée, et plus particulièrement pour brûler l'huile

produite au cours d'un essai de puits marin,avec une pollu-

tion minimale de l'environnement.

Lors d'essais aux tiges ou d'essais de production

effectués sur des puits marins, l'élimination de l'hydrocar-

bure obtenu au cours d'un tel essai pose de nombreux problè-

mes. Pour des raisons de sécurité et de commodité, il est hautement indésirable d'envisager le stockage de ces produits

sur la plate-forme de forage ou à proximité de cette plate-

forme. De plus, le chargement de ces produits dans un navire-

citerne et leur transport par un tel navire soulèvent de nombreux problèmes techniques, ne peuvent être réalisés avec succès que par beau temps et peuvent être relativement coûteux. Par conséquent, le brûlage sur place du pétrole brut et des gaz est généralement considéré comme le mode

d'élimination le plus souhaitable.

Ce brûlage doit évidemment être réalisé en nuisant au minimum à l'environnement et, par conséquent, en dégageant un minimum de fumée. De plus, les brûleurs à pétrole brut

doivent satisfaire à un certain nombre d'autres critères.

Tout d'abord, ils doivent pouvoir brûler des fluides conte-

nant des particules solides et fonctionner sur une très large

plage de débit d'écoulement, par exemple de quelques décimè-

tres cubes par heure jusqu'à plus de soixante dix mètres cubes par heure. Il est évident que le débit d'écoulement

dépend obligatoirement de nombreuses variables de fonction-

nement et qu'il est prévisible qu'il varie considérablement.

De plus, le processus de brûlage dégage une chaleur considéra-

ble et il est nécessaire de protéger le personnel et l'équi-

pement se trouvant sur la plate-forme de forage. Comme mention-

né, un brûlage sans fumée est une condition primordiale qui

doit être maintenue, malgré les variations du débit d'écoule-

ment du pétrole brut et malgré des changements importants

de la direction et de la vitesse du vent.

Un certain nombre de brevets antérieurs ont proposé

de minimiser le problème des fumées par l'injection de gout-

telettes ou d'un brouillard d'eau dans la zone de brlage du pétrole brut qui est évidemment parfois atomisé en recevant de l'air comprimé ou des gaz naturels combustibles favorisant

la combustion des particules de pétrole brut.

Certains procédés antérieurs, par exemple celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N03 807 932, proposent d'injecter directement et d'atomiser de l'eau dans

le même injecteur que celui utilisé pour les gaz combustibles.

Ce procédé présente l'inconvénient de demander des températu-

res d'allumage sensiblement plus élevées, d'o le dégagement

de fumées considérables lors de la mise en marche.

Un certain nombre de brevets antérieurs, par exemple le brevet britannique No 1 400 549, ont proposé d'appliquer

les gouttelettes d'eau à l'huile atomisée au moyen d'un an-

neau d'injecteurs d'eau dirigeant chacun un cône d'eau atomi-

sée sur un cône central de br lage de l'huile combustible atomisée et des gaz combustibles. Ce brevet précité indique qu'il est souhaitable d'injecter des gouttelettes d'eau par pulvérisation dans la flamme produite par la combustion de l'huile brute de manière que les gouttelettes pénètrent dans la flamme, sans cependant la traverser complètement. Le but est évidemment d'obtenir une exposition maximale de l'huile brute en combustion aux gouttelettes d'eau, ce qui, à la température élevée présente normalement dans une telle zone de combustion, a pour résultat la formation d'hydrocarbures

qui réduisent sensiblement le dégagement de fumées représen-

tant des éléments de l'huile brute non brûlés.

Un tel dispositif n'est néanmoins pas totalement acceptable, car un brusque changement de la directionou de la vitesse du vent peut affecter notablement la pénétration de l'eau pulvérisée dans la zone combustible et il peut en résulter la production de fumées jusqu'à ce que les conditions du vent se stabilisent de nouveau et que la quantité optimale de gouttelettes d'eau soit de nouveau injectée dans la zone

de combustion.

L'invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés pour la combustion, pratiquement sans fumée, d'une matière liquide atomisée contenant des hydrocarbures,

par exemple une huile brute provenant d'un puits souterrain.

Un injecteur de configuration particulière est utilisé pour effectuer l'atomisation de la matière contenant des hydrocar-

bures et pour la décharger suivant un cône annulaire s'élar-

gissant qui, lorsqu'il est allumé, a pour résultat la formation

d'une flamme de forme conique et allongée, commençant appro-

ximativement à 30 centimètres ou plus de l'extrémité de déchar-

ge de l'injecteur annulaire. Une rangée circulaire d'orifices de décharge, destinés à atomiser de l'eau, est formée au

centre de l'injecteur annulaire destiné à décharger la matiè-

re atomisée contenant des hydrocarbures, par exemple de l'huile brute, cette rangée circulaire d'orifices de décharge

atomisant de l'eau suivant un cône qui s'évase vers l'exté-

rieur et dont l'angle au sommet est sensiblement plus grand

que l'angle au sommet du cône formé par l'huile brute atomi-

sée, afin que la pulvérisation d'eau coupe la zone de com-

bustion dans une zone s'étendant d'environ 0,6 à 1, 8 mètres de la tête de l'injecteur, donc dans la zone o la flamme est présente. L'appareil perfectionné à brûleur peut être

monté sur l'extrémité libre d'une flèche dépassant en porte-

à-faux d'une plate-forme, d'une barge, d'un navire de forage

ou autre.

Selon une variante de l'invention, la rangée annu-

laire d'injecteurs d'atomisation de l'eau est formée dans un élément conique rotatif, monté dans une ouverture conique à paroi lisse et dans la surface périphérique de laquelle sont formées plusieurs gorges axiales, espacées les unes des

autres dans la direction périphérique et destinées à atomi-

ser l'eau qui arrive à l'élément rotatif avec une composante notable de vitesse de rotation, ce qui provoque la rotation de l'élément rotatif sans qu'il soit nécessaire de mettre

en oeuvre un type quelconque de moteur à fluide ou électri-

que. La vitesse de rotation est de préférence communiquée à l'eau par un élément fixe de centrage sur la périphérie duquel sont formées des ailettes orientées en hélice et fixées à un arbre en porte-à-faux qui passe dans un canal central d'écoulement d'eau ménagé dans l'appareil à injecteur

et qui supporte l'élément conique et rotatif d'atomisation.

Les ailettes hélicoïdales ont donc pour fonction non seule-

ment de communiquer une composante de vitesse de rotation à l'eau s'écoulant le long du canal, mais également de main-

tenir l'élément rotatif concentriquement à l'ouverture coni-

que. Il est possible de régler l'arbre dans la direction axiale afin de faire varier la dimension utile des injecteurs d'eau

et, par conséquent, la dimension des gouttelettes d'eau.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels:

la figure 1 est une élévation schématique d'un ap-

pareil à brûleur selon l'invention monté sur une plate-forme de forage; la figure 2 est une coupe verticale partielle, à échelle agrandie, de la partie centrale de l'appareil à brûleur selon l'invention, cette vue montrant le montage

des injecteurs introduisant l'huile brute, les gaz d'atomisa-

tion et l'eau atomisée dans la zone de combustion;

la figure 3 est une vue en bout de l'appareil à brû-

leur de la figure 2; la figure 4 est une coupe verticale partielle, à échelle agrandie, de l'un des injecteurs d'atomisation de l'huile brute, faisant partie du brûleur représenté sur la figure 2; la figure 4a est une vue en perspective, avec coupe partielle et à échelle agrandie, éclatée au niveau du plan

A-A de la figure 4, pour plus de clarté, et montrant l'injec-

teur d'atomisation de l'huile brute; les figures 5 et 6 sont des vues en perspective,

dans des directions différentes, de la tête rotative d'atomi-

sation utilisée pour produire un cône de gouttelettes d'eau atomisées; et la figure 7 est une vue en perspective, avec coupe partielle, de l'une des moitiés d'anneau de retenue assurant

la fixation de la tête rotative de l'injecteur d'eau d'atomi-

sation sur son arbre de montage.

La figure 1 représente une plate-forme 1 de forage, qui peut évidemment être également une barge ou un navire de forage, reposant convenablement sur une masse d'eau W. Une colonne 2 de montage d'une flèche s'élève sur un bord de la plate-forme 1 de forage et porte des consoles 2a et 2b sur lesquelles l'extrémité d'une flèche allongée 3 est montée et peut pivoter au moyens d'axes 3a et 3b. La flèche 3 est de structure articulée, comprenant des longerons 3c et 3d et

des entretoises obliques et verticales 3e et 3f de renfort.

Si cela est souhaité, une passerelle 4 peut être ménagée pour le personnel le long de la surface supérieure de la flèche 3 et une main courante 5 peut être disposée sur chaque côté

de cette passerelle 4.

Au moins trois conduits ou tuyaux sont disposés le long de la flèche 3 et conduisent respectivement l'huile brute produite au cours d'un essai de puits, des fluides d'atomisation tels que de l'air, des gaz provenant de l'essai du puits, du gas-oil, et enfin de l'eau sous pression, vers l'extrémité extérieure de la flèche 3. Ainsi qu'il est bien

connu dans l'art antérieur, ces conduits peuvent être cons-

titués de tubes rapportés 6a, 6b et 6c, ou bien ils peuvent

faire partie intégrante des longerons formant la flèche 3.

Une colonne 7 de montage est disposée à l'extrémité libre de la flèche 3 et porte un brûleur classique 10. Le brûleur 10 peut être entouré d'un capot 8 en forme de venturi

assurant l'admission d'air frais à partir de l'atmosphère am-

biante une fois que l'huile brute a été allumée.

Comme représenté sur les figures 2 et 3, le brûleur

comprend un conduit tubulaire intérieur 11 entouré concen-

triquement d'un deuxième conduit tubulaire 12 qui, lui-même, est entouré concentriquement d'un troisième conduit tubulaire 13. Les extrémités intérieures des conduits extérieurs 12 et 13 sont fermées par des brides radiales soudées 12a et 13a respectivement. Un bloc 15 d'extrémité de brûleur présente une face intérieure comprenant des évidements annulaires 1Sa, 15b et 15c qui contiennent des joints 14a, 14b et 14c afin

de recevoir respectivement les extrémités des conduits tubu-

laires 13, 12 et 11 et d'assurer avec eux l'étanchéité.

Le bloc 15 d'extrémité du brûleur est maintenu assemblé étroi-

tement et de manière étanche avec les extrémités des divers conduits concentriques par une douille annulaire de retenue 16, qui comporte une bride radiale intérieure 16a s'engageant dans un évidement correspondant 15d qui est ménagé dans la

face extérieure du bloc 15 d'extrémité du brûleur. L'extré-

mité intérieure de la douille 16 de fixation présente un filetage intérieur, comme montré en 16b, afin d'être vissée sur les filets extérieurs 13d formés sur un manchon 13c qui

est soudé ou autrement fixé rigidement à l'extrémité exté-

rieure du troisième conduit tubulaire 13. Plusieurs vis 16c

de blocage assurent le verrouillage de cette liaison file-

tée. La douille 16 de retenue comporte en outre plusieurs blocs 16d de montage, espacés sur sa périphérie et soudés sur sa surface extérieure cylindrique. Ces blocs sont destinés

au montage du venturi 8 sur le brûleur 10.

L'huile brute produite au cours des opérations d'es-

sais du puits communiquant avec la plate-forme 1 de forage arrive sous pression par un tuyau 6a à une entrée radiale 12b ménagée dans la partie arrière de la paroi du canal -annulaire 12c défini entre le tube intérieur 11 et le tube 12 qui l'entoure. Selon les conditions de pression régnant dans le puits particulier essayé, la pression de l'huile brute peut varier de 350 kPa à une valeur pouvant atteindre

10500 kPa. Un bouchon 12d de purge peut être monté classique-

ment dans le fond du canal 12c.

Le canal 12c communique avec plusieurs orifices e ménagés dans la face intérieure du bloc 15 d'extrémité du brûleur et espacés les uns des autres dans la direction périphérique. Les axes des orifices 15e sont disposés de manière à former un cône s'évasant vers l'extérieur et dont l'angle au sommet est compris entre environ 30 et 600 Il convient de souligner qu'en maintenant l'angle au sommet entre environ 30 et 60 , le tirage par aspiration de l'air libre est amélioré et agit donc dans le sens souhaité pour atteindre l'objectif qui est l'obtention d'un rapport stoechiométrique air/combustible, sans faire appel à un

ventilateur à air à commande hydraulique ou électrique.

L'extrémité de chaque orifice 15e communique di-

rectement avec une chambre concentrique 15f de détente (figures 4 et 4a). L'extrémité extérieure de la chambre 15f de détente présente des filets intérieurs 15g qui reçoivent un injecteur 17 présentant des filets extérieurs correspondants et un alésage 17a en forme de venturi. Ainsi, l'huile brute sous pression arrivant au conduit annulaire 12b s'écoule généralement suivant les axes des orifices 15e à travers

le bloc 15 d'extrémité du brûleur.

Une entrée radiale 13e est ménagée pour le canal annulaire 13b formé entre le tube 12 et le tube extérieur 13. De l'air comprimé, amprenant tous les gaz dégagés lors de l'essai du puits, est ainsi appliqué au conduit annulaire 13b. La pression d'alimentation est comprise entre environ 350 et 10500 kPa dans le cas de gaz naturels, et elle est

normalement d'environ 840 kPa dans le cas d'air comprimé.

Le bloc 15 d'extrémité du brûleur présente plusieurs orifices 15j disposés suivant un anneau le long duquel ils sont espacés dans la direction périphérique, autour de l'anneau formé par les orifices 15e d'arrivée de l'huile brute. Chaque orifice 15j d'atomisation est relié par un conduit linéaire 15k à la chambre 15f de détente dans laquelle passe l'huile brute.

L'angle formé entre le conduit 15k et l'axe d'écoule-

ment de l'huile brute est idéalement d'environ 600 afin que l'air et les gaz comprimés et arrivant dans la chambre 15f de détente provoquent l'atomisation de l'huile brute en

exerçant sur cette dernière une action de cisaillement.

L'huile brute est ensuite déchargée sous la forme d'une pulvérisation atomisée en passant par l'alésage 17a des

injecteurs 17.

Des pilotes classiques à gaz ou à gas-oil, compor-

tant des dispositifs électriques ou électroniques 19 d'allu-

mage (figure 1), sont placés à proximité de la face extérieu-

re du bloc 15 d'extrémité du brûleur afin de provoquer l'al-

lumage du mélange combustible constitué d'huile brute atomi-

sée, d'air et de gaz sortant des injecteurs 17. La flamme résultante est de forme conique, allongée et étroite dont, cependant,la partie centrale est creuse sur une certaine distance à partir de la face extrême extérieure du bloc 15

du brûleur.

Selon une caractéristique de l'invention, une pulvé-

risation conique d'eau est alors introduite dans la partie

intérieure creuse du cône formé par la flamme. Cette introduc-

tion est réalisée au moyen d'un orifice conique 20 formé entre un alésage central conique 15m ménagé dans le bloc 15 d'extré- mité du brûleur et un bouchon conique 21 qui est supporté dans l'alésage conique 15m par une extrémité d'un axe fixe

22. L'autre extrémité de l'axe 22 est montée dans un coussi-

net 23 disposé dans le tronçon extrême du tube intérieur 11.

Des joints 23a sont disposés dans l'alésage du coussinet 23.

Le tronçon extrême 22a de l'axe 22 est fileté et une bague taraudée 24 est vissée sur ce tronçon et montée à proximité de la face extrême du coussinet 23 afin de permettre un réglage de la position axiale de l'axe fixe 22 par rotation de ce dernier par rapport à la bague taraudée 24 qu'une vis 24a de blocage, traversant le corps du coussinet 23, empêche de tourner. Un contre-écrou 25 fixe l'axe 22 dans la position

de réglage.

Pour favoriser l'atomisation de l'eau déchargée par l'orifice conique 20, la surface extérieure 21a du bouchon conique 21 présente plusieurs gorges longitudinales peu profondes 21b qui sont mieux montrées sur les figures et 6. Ainsi, bien que le périmètre le plus grand du bou- chon conique 21 puisse être en contact avec la paroi conique intérieure 15m située dans le bloc 15 d'extrémité du brûleur, il subsiste plusieurs canaux orientés suivant un cône et formés par les gorges 21b afin d'assurer l'émission d'une pulvérisation d'eau conique à l'intérieur du cône formé par

la flamme résultant de la combustion de l'huile brute.

Il est évident qu'en modifiant la position axiale de l'axe fixe 22, on fait varier l'écartement de la surface conique rainurée 21a du bouchon 21 et, par conséquent, l'épaisseur ou la largeur de la pulvérisation d'eau sortant

de l'orifice conique 20.

L'eau arrive sous une pression modérée à l'intérieur

11a du tube intérieur 11 par un canal radial 11b. Pour amélio-

rer l'atomisation de l'eau dans la pulvérisation conique, il est souhaitable de communiquer une certaine turbulence à cette eau. Ceci peut être commodément obtenu au moyen d'un élément 26 de centrage comprenant un manchon 26a qui est

convenablementassujetti à l'axe fixe 22, à proximité de l'o-

rifice conique 20. Le manchon 26a porte plusieurs ailettes hélicoïdales 26b fixées à sa surface périphérique, et ces ailettes ont pour fonction de provoquer une turbulence tour- nante de l'eau s'écoulant sur lesdites ailettes. De plus,

la périphérie des ailettes 26b assume la fonction d'un élé-

ment de centrage qui maintient l'axe 22 en position d'ali-

gnement précis avec l'axe de l'orifice conique 15m ménagé

dans le bloc 15 d'extrémité du brûleur.

Il apparaît donc que la pulvérisation d'eau atomisée sortant de l'orifice conique 20 possède continuellement une composante de vitesse de rotation. Pour élever au maximum cette composante de vitesse de rotation, il est avantageux que le bouchon 21 soit monté de manière à pouvoir tourner sur l'extrémité de l'axe 22. Ceci peut être obtenu commodément

en établissant un ajustement libre entre l'alésage cylindri-

que du bouchon 21 et l'axe 22 et en empêchant le bouchon 21 de se déplacer longitudinalement sur l'axe 22 au moyen d'une bague 28 de retenue, en forme de L, constituée de deux pièces (figures 2 et 5). Une première branche 28a de la bague en L s'engage dans une gorge annulaire 22b ménagée à proximité de l'extrémité extérieure de l'axe fixe 22. Un anneau fendu 29, monté dans une gorge annulaire appropriée, ménagée dans

l'axe 22, empêche le bouchon 21 de se déplacer vers l'inté-

rieur sur l'axe 22.

L'angle au sommet du cône formé par l'orifice 20 de pulvérisation d'eau est choisi de manière à être supérieur à l'angle au sommet du cône formé par les axes des injecteurs 17 d'huile atomisée. Les injecteurs d'huile atomisée forment un cône ayant un angle au sommet de préférence égal à environ , et l'angle au sommet du cône formé par l'orifice 22 de

pulvérisation d'eau est choisi de manière à être égal à en-

viron 50 . Grâce à cette disposition, il apparaît que l'eau pulvérisée entre en contact avec la surface du cône formé par la flamme en un point se trouvant d'environ 0,6 à 1,8

mètres au-delà de la face extérieure du bloc 15 du brûleur.

L'introduction dans la flamme à partir de l'intérieur de cette dernière empêche totalement l'échappement de l'eau

pulvérisée et assure la transformation pratiquement en tota-

lité de cette eau en vapeur, produisant, avec l'hydrocarbure,

les réactions souhaitées à l'intérieur de la zone de la flam-

me pour minimiser le dégagement de fumées. En fonctionnement, la flamme est dirigée dans le sens du vent par pivotement de la flèche 3 et du brûleur l0 d'une manière connue de l'homme de l'art. Il est évident que tout changement de la direction et/ou de la vitesse du vent

provoque un effet minimal sur l'introduction de la pulvérisa-

tion d'eau dans la zone de combustion, car la pulvérisation d'eau a toujours lieu à l'intérieur-de la flamme. Par contre, dans le cas o la vapeur d'eau est appliquée extérieurement à la flamme, elle peut être dévide par un changement de la direction ou de la vitesse du vent et on n'obtient jamais un contact à 100 % avec la flamme, ce qui entraîne un dégagement

plus important de fumée et une combustion irrégulière.

Il est évident à l'homme de l'art que le procédé et l'appareil décrits, destinés au brûlage de l'huile brute résultant de l'essai d'un puits, nesont pas limités à une

mise en oeuvre sur des plates-formes ou des navires de fora-

ge, mais qu'ils conviennent dans tous les cas o l'on souhai-

te brûler des matières contenant des hydrocarbures en rédui-

sant les fumées.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Procédé pour brûler une matière contenant des hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire la matière déchargée contenant des hydrocarbures dans un conduit établissant une communication entre un puits et un appareil à brûleur (10), à conduire un courant de matière

sous pression, contenant des hydrocarbures, vers des injec-

teurs (17) d'atomisation disposés en anneau dans une plaque (15) d'extrémité du brûleur, l'axe de ces injecteurs formant un cône qui s'évase vers l'extérieur et dont l'angle est compris entre environ 30 et 600, à conduire un gaz

comprimé, comprenant de l'air, vers chaque injecteur d'atomi-

sation pour provoquer dans ce dernier l'atomisation de la matière contenant des hydrocarbures, à allumer les particules d'hydrocarbures atomisées déchargées par lesdites buses d'atomisation pour produire une flamme conique dont la partie centrale est pratiquement creuse, et à conduire un courant d'eau sous pression vers la plaque du brûleur et à le décharger sous la forme d'une pulvérisation conique qui diverge vers l'extérieur et qui est formée intérieurement aux injecteurs de la matière contenant des hydrocarbures, l'angle du cône de cette pulvérisation étant supérieur à l'angle du cône

formé par les injecteurs de la matière contenant des hydro-

carbures afin que la pulvérisation d'eau pénètre pratiquement

de l'intérieur dans la flamme conique.

2. Procédé pour brûler une matière contenant des hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire la matière contenant des hydrocarbures, déchargée d'un puits, dans un conduit faisant communiquer le puits et un appareil

à brûleur (10), à conduire un courant de matière sous pres-

sion, contenant des hydrocarbures, vers des injecteurs (17)

d'atomisation disposés en anneau dans une plaque (15) d'ex-

trémité du brûleur, à conduire un gaz comprimé, comprenant de l'air, vers chaque injecteur d'atomisation pour provoquer dans ce dernier l'atomisation de la matière contenant des hydrocarbures, à allumer les particules d'hydrocarbures atomisées dédiargées par les injecteurs d'atomisation, afin de produire une flamme conique sensiblement creuse dans sa partie centrale, et à conduire un courant d'eau sous pression vers la plaque du brûleur et à le décharger sous la forme d'une pulvérisation conique divergeant vers l'extérieur et

disposée intérieurement aux injecteurs de la matière conte-

nant des hydrocarbures, l'angle du cône de cette pulvérisa-

tion étant supérieur à l'angle du cône formé par les injec-

teurs de la matière contenant des hydrocarbures de manière que la pulvérisation d'eau pénètre pratiquement de l'intérieur

dans la flamme conique.

3. Procédé pour brûler une huile brute recueillie

au cours d'opérations d'essais effectuées sur un puits souter-

rain, caractérisé en ce qu'il consiste à conduire un courant d'huile brute sous pression, par un canal annulaire (12c) vers des injecteurs (17) d'atomisation disposés en anneau dans une plaque (15) d'extrémité d'un brûleur (10), les axes de ces injecteurs formant un cône qui s'évase vers l'extérieur et dont l'angle est compris entre 30 et 600, à conduire un gaz comprimé, comprenant de l'air, vers chaque

injecteur d'atomisation pour provoquer dans ce dernier l'ato-

misation de l'huile brute, à allumer des particules d'huile atomisées déchargées par les injecteurs d'atomisation, afin de produire une flamme conique sensiblement creuse dans sa partie centrale, et à conduire un courant d'eau sous pression par l'ouverture du canal annulaire de l'huile brute, et à la décharger sous la forme d'une pulvérisation produite au moyen d'un orifice conique (20) qui diverge vers l'extérieur et qui est ménagé dans la plaque d'extrémité du brûleur, cet orifice conique étant disposé intérieurement aux injecteurs d'huile brute et l'angle du cône de la pulvérisation d'eau produite par cet orifice étant supérieur à l'angle du cône

formé par les injecteurs d'huile brute, afin que la pulvéri-

sation d'eau pénètre pratiquement de l'intérieur dans la

flamme conique résultant de la combustion de l'huile brute.

4. Procédé pour brûler de l'huile brute produite

par un puits souterrain en mer, dans un brûleur (10) dispo-

sé à l'extrémité libre d'une flèche allongée (3) dont l'ex-

trémité opposée est fixée à un élément (1) placé au-dessus de l'eau, caractérisé en ce qu'il consiste à conduire un courant d'huile brute sous pression du puits vers le brûleur

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(10) en passant par un conduit s'étendant le long de la flè-

che, à conduire le courant d'huile brute sous pression, en le faisant passer par un canal annulaire (12c) ménagé dans le brûleur, vers des orifices (15e) disposés en anneau dans une plaque (15) d'extrémité du brûleur, chacun de ces orifices étant coaxial à un injecteur (17) de décharge auquel il est relié par une chambre concentrique et intermédiaire (15f) de détente, les axes des injecteurs formant un cône qui s'évase

vers l'extérieur et dont l'angle est compris entre en-

viron 30 et 60', le procédé consistant en outre à conduire un gaz comprimé, comprenant de l'air, vers chaque chambre de détente et à introduire le gaz dans la chambre, suivant une direction formant un angle d'environ 600 avec l'axe de la chambresafin de provoquer une atomisation par cisaillement de l'huile brute sortant des injecteurs sous la forme d'une pulvérisation conique, à allumer les particules d'huile atomisées, déchargées par les injecteurs, pour produire une flamme conique dont la partie centrale est creuse, et à conduire un courant d'eau sous pression, par l'ouverture du canal annulaire de l'huile brute et à le décharger sous la

forme d'une pulvérisation conique au moyen d'un orifice coni-

que (20), divergeant vers l'extérieurménagé dans la plaque

d'extrémité du brûleur et disposé intérieurement aux injec-

teurs d'huile brute, l'angle au sommet du cône formé par la pulvérisation d'eau étant supérieur à celui du cône formé par les injecteurs d'huile brute, afin que la pulvérisation d'eau pénètre de l'intérieur dans la flamme conique résultant

de la combustion de l'huile brute.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1, 2 et 4,caractérisé en ce qu'il consiste en outre à communi-

quer un mouvement de rotation à la pulvérisation d'eau, autour

de l'axe de son cône.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1,2,4 et 5, caractérisé en ce que l'angle du cône formé par les injecteurs d'huile brute est d'environ 400 et l'angle

du cône de la pulvérisation d'eau est d'environ 50 .

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1,2 et 5 prise avec l'une des revendications 1 et 2, caracté-

risé en ce qu'il consiste à décharger le courant d'eau sous pression sous la forme d'un jet qui tourne continuellement

par rapport à la plaque du brûleur.

8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à engendrer un mouvement de rotation et de-turbulence dans l'écoulement d'eau arrivant

à l'orifice conique.

9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à engendrer une turbulence dans

l'écoulement d'eau arrivant à l'orifice conique.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé

en ce que l'on obtient un écoulement à turbulence en impri-

mant un mouvement de rotation à l'écoulement d'eau, autour

de l'axe de l'orifice conique.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications

3,4,5,8 etlO, caractérisé en ce que la paroi intérieure de

l'orifice conique peut tourner.

12. Appareil pour brûler, avec réduction des fumées, une matière contenant des hydrocarbures et provenant d'un puits souterrain, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc

(15) d'extrémité de brûleur (10) présentant une face inté-

rieure et une face extérieure, des injecteurs (17) de matière contenant des hydrocarbures, disposés en cercle dans ladite face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur, les axes de ces injecteurs formant un cône qui s'évase vers l'extérieur et dont l'angle au sommet est compris entre environ 30 et 60O' le bloc d'extrémité du brûleur présentant plusieurs

chambres (15f) d'atomisation qui. communiquent avec les injec-

teurs respectifs, un premier conduit (12) alimentant chacune

des chambres d'atomisation en matière contenant des hydrocar-

bures, un deuxième conduit (13) alimentant en gaz comprimés,

comprenant de l'air, les chambres d'atomisation afin de provo-

quer dans ces dernières l'atomisation de la matière contenant des hydrocarbures pour que chacun des injecteurs décharge une pulvérisation atomisée de matière contenant des hydrocarbures, l'allumage de cette pulvérisation atomisée produisant une flamme conique sensiblement creuse dans sa partie intérieure, la face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur présentant un orifice (20) situé intérieurement au cercle formé par les injecteurs de la matière contenant des hydrocarbures et destiné

à décharger une pulvérisation d'eau formant un cône, un troi-

sième conduit (11) alimentant cet orifice de pulvérisation en eau sous pression afin de produire une pulvérisation d'eau en forme de cône dont l'angle est supérieur à celui du cône formé par les axes des injecteurs de matière contenant des hydrocarbures.

13 Appareil pour brûler, avec réduction des fumées, une matière contenant des hydrocarbures et provenant d'un puits souterrain, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc

(15) d'extrémité d'un brûleur (10) présentant une face in-

térieure et une face extérieure, des injecteurs (17) de matière contenant des hydrocarbures, disposés en cercle dans ladite face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur, ce bloc présentant plusieurs chambres (15f) d'atomisation qui communiquent chacune avec l'un des injecteurs, un premier conduit (12) alimentant chacune des chambres d'atomisation en matière contenant des hydrocarbures, un deuxième conduit

(13) alimentant lesdites chambres d'atomisation en gaz com-

primés, comprenant de l'air, afin de provoquer dans ces cham-

bres l'atomisation de la matière contenant des hydrocarbures pour que chaque injecteur décharge une pulvérisation atomisée de matière contenant des hydrocarbures, la face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur présentant un orifice (20) situé à l'intérieur du cercle formé par les injecteurs de matière

contenant des hydrocarbures, afin de décharger une pulvérisa-

tion d'eau sous une forme conique, dirigée de l'intérieur de la flamme conique produite vers l'extérieur de cette flamme,

un troisième conduit (11) alimentant l'orifice de pulvéri-

sation d'eau en eau sous pression afin de provoquer la dé-

charge en forme de cône d'une pulvérisation d'eau.

14. Appareil selon l'une des revendications 12 et

13, caractérisé en ce qu'un orifice (15e) est placé en ali-

gnement entre le premier conduit (12) et chaque chambre (15f) d'atomisation, afin de permettre à la matière sous pression, contenant des hydrocarbures, arrivant à cette chambre, de se détendre dans cette dernière, le deuxième conduit (13) étant disposé de manière à introduire lesdits gaz comprimés dans la

matière détendue, sous un angle d'environ 60 , afin de pro-

voquer une atomisation par cisaillement de cette matière pour qu'elle soit déchargée sous la forme d'une pulvérisation par

lesdits injecteurs.

15. Appareil selon l'une des revendications 12 et

13, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (26) destiné à communiquer un mouvement de rotation à la pulvérisation

conique d'eau sortant de l'orifice (20) de pulvérisation.

16. Appareil selon l'une des revendications 12 et

13, caractérisé en ce qu'il comporte un axe fixe (22) qui passe dans le troisième conduit (11) et dans la partie

centrale du bloc d'extrémité du brûleur, des ailettes héli-

coldales (26b) étant montées sur cet axe afin d'imprimer un mouvement turbulent de rotation à l'eau s'écoulant par le troisième conduit et, par conséquent d'imprimer un mouvement de rotation à la pulvérisation d'eau produite par ledit

orifice de pulvérisation.

17. Appareil selon l'une des revendications 12 et

13, caractérisé en ce que l'orifice (20) de pulvérisation

d'eau est de forme conique et en ce que l'élément (21) défi-

nissant la paroi intérieure de cet orifice est monté de

manière à pouvoir tourner par rapport au bloc (15) d'extré-

mité du brûleur.

18. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'orifice (20) de pulvérisation d'eau est de forme conique et en ce que la paroi intérieure de cet orifice est

montée de manière à pouvoir tourner sur l'axe fixe (22).

19. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte des organes (24,25) permettant de régler la position longitudinale de l'axe fixe (22) par rapport au bloc (15) d'extrémité du brûleur et de régler ainsi la largeur

utile de l'orifice conique (20) de pulvérisation d'eau.

20. Appareil pour brûler une matière fluide conte-

nant des hydrocarbures et provenant d'un puits souterrain, caractérisé en ce qu'il comporte une flèche allongée (3) dont une première extrémité comporte des organes (3a,3b) conçus et disposés pour pivoter sur un élément fixe (2), un brûleur

(10) étant monté sur l'extrémité libre de la flèche et com-

prenant un bloc (15) d'extrémité qui présente une face inté-

rieure et une face extérieure, plusieurs tubes concentri-

ques (11,12,13) étant fixés à la face intérieure du bloc

d'extrémité afin de délimiter respectivement un canal cen-

tral (lia) d'écoulement de fluides et deux canaux annulaires (12c,13b) entourant le canal central, des conduits (6a,6b,6c) montés sur la flèche, alimentant respectivement en eau sous pression le canal central (<la), en gaz comprimé, comprenant de l'air, le premier (13b) des canaux annulaires, et en matière sous pression contenant des hydrocarbures, le second (12c) des canaux annulaires, des injecteurs (17) d'huile

étant disposés en anneau dans le bloc d'extrémité, ce der-

nier présentant une chambre (15f) d'atomisation et un orifice (15e) aligné sur cette chambre et faisant communiquer chaque injecteur avec ledit canal annulaire contenant la matière hydrocarbonée sous pression, le bloc d'extrémité comprenant

un conduit (15k) faisant communiquer chaque chambre d'atomi-

sation avec le premier canal annulaire (13b) contenant des

gaz comprimés, y compris de l'air, ce conduit (15k) introdui-

sant les gaz comprimés dans l'écoulement d'huile sous un an-

gle d'environ 60 , en les faisant passer par la chambre de détente, afin de provoquer, par cisaillement, une atomisation de la matière hydrocarbonée s'écoulant par les injecteurs, les axes de ces derniers formant un cône qui s'évase vers l'extérieur et dont l'angle au sommet est compris entre

30 et 60 , un dispositif (19) allumant la matière hy-

drocarbonée et atomisée, sortant des injecteurs, afin de pro-

duire une flamme conique creuse dans sa partie intérieure,

à proximité du bloc d'extrémité du brûleur, ce bloc ren-

fermant des organes qui forment un orifice conique (20) de pulvérisation d'eau, s'évasant vers l'extérieur et disposé intérieurement à l'anneau formé par les injecteurs, cet

orifice (20) étant relié au canal central (11a) afin de déchar-

ger une pulvérisation conique d'eau à l'intérieur de ladite flamme.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé

en ce que les axes des injecteurs (17) de matière hydrocar-

bonée forment un cône dont l'angle est d'environ 400, et en ce que le cône de la pulvérisation d'eau présente un angle d'environ 50 , de manière que cette pulvérisation d'eau pénètre à l'intérieur de la flamme et soit dirigée vers l'extérieur de la flamme commençant à environ 0,9 mètre de la face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur.

22. Appareil selon la revendication 20, caractéri- sé en ce qu'il comporte un élément (26) destiné à provoquer un mouvement de rotation de la pulvérisation d'eau autour

de l'axe de son cône.

23. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte un axe fixe (22) disposé dans le canal central (11a) et portant des ailettes hélicoïdales <26b) destinées à provoquer un mouvement turbulent de rotation

de l'eau arrivant dans l'orifice conique (20) de pulvérisa-

tion.

24. Appareil selon l'une des revendications 22 et

23, caractérisé en ce qu'il comporte un organe (21) présen-

tant la paroi intérieure de l'orifice conique de pulvérisation d'eau afin que cette paroi puisse tourner autour de l'axe

du cône dudit orifice.

25. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (21) présentant la paroi intérieure de l'orifice conique de pulvérisation d'eau afin

que cette paroi puisse tourner sur l'axe fixe (22).

26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte des organes (24,25) permettant de régler la position longitudinale de l'axe et, par conséquent, la largeur présentée par l'orifice conique de pulvérisation

d'eau dans la direction radiale.

27. Appareil selon l'une quelconque des revendications

20,21 et 23, caractérisé en ce que la paroi intérieure de l'orifice conique de pulvérisation d'eau est constituée par un bouchon conique (21) qui présente plusieurs rainures peu profondes (21b), espacées les unes des autres dans la direction périphérique et s'étendant axialement le long de

la surface conique (21a) de ce bouchon.

28. Appareil selon l'une quelconque des revendications

,21 et 23, caractérisé en ce que la paroi intérieure de l'orifice conique de pulvérisation d'eau est formée par un bouchon conique (21) monté de manière à pouvoir tourner

sur l'axe (22).

29. Appareil selon l'une des revendications 25 et

26, caractérisé en ce que les ailettes hélicoïdales (26b) portent contre la paroi intérieure du canal central (11a)

afin de centrer l'axe (22) dans ce dernier.

30. Appareil pour brûler, avec réduction des fumées, une huile brute provenant d'un puits souterrain, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc (15) d'extrémité de brûleur (10) présentant une face intérieure et une face extérieure,

des injecteurs (17) d'huile brute formant une rangée péri-

phérique dans la face extérieure du bloc d'extrémité, de ma-

nière que les axes de ces injecteurs forment un cône qui

s'évase vers l'extérieur et dont l'angle au sommet est com-

pris entre environ 40 et 600, un élément (12) destiné à décharger l'huile brute atomisée au moyen desdits injecteurs afin que l'allumage de cette huile brute atomisée produise une flamme conique dont la partie intérieure est creuse, la face extérieure du bloc d'extrémité du brûleur présentant un orifice <20) de pulvérisation d'eau, situé intérieurement à ladite rangée d'injecteurs d'huile brute, un élément (11) alimentant cet orifice en eau sous pression afin de produire une décharge conique d'eau pulvérisée par ledit orifice, l'angle au sommet du cône formé par la pulvérisation d'eau étant supérieur à l'angle au sommet du cône formé par les axes des injecteurs d'huile brute, afin que la pulvérisation

d'eau coupe l'intérieur de la flamme conique.

31. Appareil selon la revendication 30, caractérisé en ce que les axes des injecteurs d'huile brute forment un cône dont l'angle au sommet est d'environ 40 et en ce que la pulvérisation d'eau forme un cône dont l'angle au sommet est d'environ 50 , afin que cette pulvérisation d'eau pénètre à l'intérieur de la flamme commençant à environ 0,9 mètre

de la face extérieure du bloc (15) d'extrémité du brûleur.

32. Appareil selon la revendication 30, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (26) destiné à produire un mouvement de rotation de pulvérisation d'eau autour de l'axe

de son cône.

33. Appareil selon la revendication 30, caractérisé

en ce que l'orifice de pulvérisation d'eau comprend une ou-

verture conique (20) formée entre une surface conique (15m) ménagée dans le bloc (15) d'extrémité du brûleur et un bouchon conique (21), une première extrémité d'un axe fixe (22) pé- nètrant dans ladite ouverture conique du bloc d'extrémité du brûleur et le bouchon conique étant monté de manière à pouvoir

tourner sur cette extrémité de l'axe fixe.

34. Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il comporte des organes (24 et 25) destinés à régler la position longitudinale de l'axe et, par conséquent la largeur radiale de l'orifice conique (20) de pulvérisation d'eau.

35. Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que le bouchon conique (21) présente plusieurs gorges peu profondes (21b) espacées les unes des autres dans la direction périphérique et s'étendant axialement le long de

la surface conique (21a) de ce bouchon.

36. Appareil selon l'une quelconque des revendications

33,34 et 35, caractérisé en ce qu'il comporte des ailettes hélicoïdales (26b) montées sur l'axe fixe (22) et conçues et disposées pour communiquer un mouvement turbulent de rotation à l'eau sous pression arrivant à l'orifice conique (20).

37. Injecteur d'atomisation pour brûler une matière contenant des hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc (15) qui présente un orifice réduit (15e) destiné à recevoir une huile brute sous pression, un élément disposé à l'intérieur du bloc et délimitant une chambre élargie (15f) de détente, concentrique audit orifice et recevant à une première extrémité, l'huile brute détendue provenant dudit orifice, un élément situé à l'intérieur du bloc et délimitant un conduit (15k) d'alimentation en gaz comprimé, ce conduit débouchant dans la chambre de détente en formant un angle d'environ 60 avec l'axe de cette chambre, afin

de produire dans cette dernière une atomisation par cisail-

lement de la matière hydrocarbonée, détendue, ce bloc ren-

fermant un élément qui délimite un injecteur (17) de décharge, relié à l'autre extrémité de la chambre de détente et dont l'axe est concentrique à l'orifice et à ladite chambre de détente.

38. Injecteur d'atomisation selon la revendication 37, caractérisé en ce que l'élément (17) formant l'injecteur comprend un manchon fileté extérieurement, vissé dans le bloc

et présentant un alésage intérieur (17a) qui délimite l'injec-

teur.