FR2526525A1 - Systeme de securite destine notamment a eliminer les liquides entraines ou condenses, lors du torchage ou de la dispersion de gaz d'hydrocarbures - Google Patents

Abstract

LE SYSTEME SELON L'INVENTION FAIT INTERVENIR UNE CAPACITE 6 TELLE QU'UN BALLON DE PIED DE TORCHE CONNECTE A AU MOINS UN FUT DE TORCHE QUI COMPORTE: UN DISPOSITIF DE CONTRE-PRESSION 11 ET UN NEZ 5 OU UN ORIFICE DE MISE A L'ATMOSPHERE EQUIPE DE MOYENS PERMETTANT, GRACE A LA VITESSE ELEVEE D'ECOULEMENT DE GAZ, DE PULVERISER EN BROUILLARD LES GOUTTES DE LIQUIDE SUBSISTANT EVENTUELLEMENT DANS LE FLUX DE GAZ ET D'ASSURER RAPIDEMENT UN MELANGE INTIME DU GAZ AVEC L'AIR AMBIANT. CE SYSTEME PEUT ETRE INSTALLE EN TERRE, EN MER, SUR N'IMPORTE QUEL TYPE DE SUPPORT FIXE OU FLOTTANT.

Description

Système de sécurité destiné à éliminer les liquides

entrainés ou condensée, ainsi au'à limiter le rayon-

neuent calorifique et l'intensité de bruits reçus, lors

du torcha&e ou de la dispersion des gaz de production.

traitement et transport d'hydrocarbures brute et

élaborée à terre et en mer.

La présente invention concerne un système de sécurité destiné à éliminer les retombées de liquides, et selon

les fluctuations du débit à torcher ou disperser, à as-

surer une bonne combustion ou une bonne dispersion afin

de raccourcir la flamme et diminuer le rayonnement calo-

rifique et l'intensité de bruits reçus dans les instal-

lations, lors du torchage ou de la dispersion des gaz de production, traitement et transport d'hydrocarbures, en

particulier en mer (off shore).

D'une manière générale, on sait que l'évacuation de liquides, notamment sous forme de gouttes, par le nez de torche corne par suite par exemple d'un engorgement en liquide des installations situées en amont, ou encore par la dépressurisation rapide de volumes de liquides contenant des gaz dissous, constitue un grave danger dans les installations de production, de traitement et de transport d'hydrocarbures et en particulier dans les installations fixes ou flottantes situées on mer

(off shore).

tn effet au sortir du nez de la torche, les conden-

sats ou l'huile, issus du gaz ou entratnés par celui-ci se trouvent enflammés et retombent en flammos sur l'installation ou à proximité immédiate de celle-ci, mettant ainsi en péril la vie de l'ensemble du personnel

et l'installation toute entière.

Ce danger est d'autant plus important dans les ins-

tallations off shore que le personnel risque de se trouver prisonnier sur la plate-forme ou les supports flottants

en feu et qu'en outre, les condensats ou l'huile flot-

tant sur la mer, peuvent former une nappe de feu in-

terdisant toute possibilité d'évacuation.

En outre, dans les installations de production,

traitement et transport d'hydrocarbures plus particu-

lièrement gazeux, il est parfois nécessaire, pour des

raisons opératoires ou de sécurité, de mettre à l'at-

mosphbre des quantités de gaz importantes dans un délai - très court La combustion do débits de gaz fluctuants et parfois très importants, conduit à repousser la torche loin dos installations, de façon à ne pas générer sur

celles-ci dos niveaux de température et de bruit insupper-

tables tant pour le personnel que pour les équipements.

Malheureusement par en (off shore) dès que la profondeur d'eau devient un peu importante, cette solution ne résoud que localement le problème à un oott progressant rapidement avec la profondeur dteau Dbès lors que la profondeur d'eau est très importante, la dispesition

précédente devient aléatoire et son coot prohibitif.

Cette disposition créant tou Jours une-gene importante

à la navigation, tou Jours délicato aux abords do l'ins-

tallation. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces inconvénients. Elle propose donc un systèbme de séourité constitué par tout ou partie, selon l'application, d'un ensemble d'éléments concourant às Eliminer éventuellement les liquides entra&nés ou condensés dans la partie verticale ou subverticale du f Mt de torche; Pulvériser an brouillard, au nez de torche, les condensations liquides qui pourraient se produire dans la partie supérieure du fit do torche, dans

le nez de torche et à la mise à l'atmosphère, compte-

tenu de l'évolution, durant ce cheminement, des condi-

tions thermo-dynamiques auxquelles est soumis le gaz.

Améliorer la dispersion dans le cas d'un évent, ou raccourcir la flamme générée par la combustion de la totalité du gaz à éliminer, en divisant le jet total en plusieurs jets parallbles convergents ou divergent*, -3- et en augmentant l'aération des gaz dès leur mise à l'atmosphère. Plafonner le rayonnement calorifique et l'intensité de bruits reçus quelles que soient les fluctuations de débit de gaz, qui peuvent atteindre des valeurs consi- dérables. Dans le cas de mises à l'atmosphère discontinues,

éviter ou diminuer les débits de gaz d'appoint corti-

bustibles-ou inertes, propres à éviter les entrées d'air par le nez de torche durant les périodes d'arrêt du débit de gaz, et éviter ainsi les risques associés

à leur détermination correcte.

Pour parvenir à ces résultats, le système de sécurité selon l'invention fait donc intervenir, dans la chaîne d'écoulement du gaz, entre la source potentielle de liquide et la mise à l'atmosphère, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche, connectée à sa partie supérieure à au moins deux fûts de torches ou bien une ou plusieurs capacités connectées chacune à au

moins un fút de torche,lesdits fûts de torches compre-

nant chacun: Un dispositif de contre-pression normal consistant, par exemple en un clapet taré ou d'une vanne à commande

manuelle, automatique ou pilotée, la valeur de la contre-

pression exercée sur le gaz en amont (seuil de pression)

étant différente pour chacune des torches, de telle ma-

nière que lors d'un accroissement continu de la pression des gaz on obtienne une ouverture successive, échelonnée, des dispositifs de contrepression et qu'ainsi la vitesse

d'écoulement du gaz à l'intérieur des torches soit tou-

jours relativement élevée, et

un nez ou un orifice de mise à-l'atmosphère per-

mettant, grâce à la vitesse élevée d'écoulement du gaz,

de pulvériser en brouillard les gouttes de liquide sub-

sistant éventuellement dans le flux de gaz et d'assurer rapidement un mélange intime du gaz avec l'air ambiant aux fins d'obtenir une combustion rapide et totale et éviter ainsi la condensation et la retombée des gouttes liquides

enflammées ou non dans son voisinage.

Il convient de noter que l'ouverture des susdits dispositifs de contrepression est progressivement ajustée au débit de gaz A évacuer, sans pour autant créer une pression ou des à-coups de pression inadmissible dans les installations amont. Chacun do ces dispositifs de contre-pression peut être doublé, en parallèle par un dispositif à ouverture positive rapide tel qu'une plaque d'éclatement par exemple, permettant de plafonner la pression amont à une valeur présélectionnée, en cas de blocage intempestif du dispositif de contre-pression normal Chaque dispositif de contre-pression normal peut en outre être, soit muni d'au moins un petit orifice de fuite permettant d'assurer durant les périodes de non fonctionnement du systbme de torchage ou de dispersion, une alimentation continue de la torche en gaz combustible ou inerte, soit équipé d'une tubulure annexe remplissant la fonction ci-dessus, afin d'éviter les entrées d'air par le nez do torche et les conséquences

ficheuses qui risqueraient dien résulter Selon les ca-

ractéristiques du nez de torche, oe petit orifice de fuite pourra avoir une dimension intérieure à celle de coincement de flane, évitant ainsi la mise en place de dispositifs

annexes s'opposant àila propagation éventuelle de-la flam-

me. En outre, s'il est jugé nécessaire, un dispositif de

reprise des égouttures et ruissellements pouvant s'accu-

muler au-dessus des dispositifs de contre-pression et pouvant rendre leur fonctionnement aléatoire, sera pr 4 évu

avec purge manuelle ou automatique De même, si la for-

mation d'hydrates est à craindre, des moyens de réchauffage ou d'inhibition de formation d'hydrates pourrent &tre

incorporés en amont ou dans le dispositif de contre-

pression.

Par ailleurs, en aval du susdit dispositif de contre-

pression, chaque fit de torche pourra être équipés par

exemple, mais non limitativement, d'un séparateur de gout-

tes de liquides utilisant un effet centrifuge ou autre, - les cendensats et liquides ainsi récupérés étant réinsérés dans les installations sousJacentes on un point tel qu'il

n'y ait pas d'incompatibilité de pression ni d'inter-

férences préjudiciables à la sécurité Selon le mode de réalisation choisi, ce séparateur pourra &tre équipé d'une purge automatique ou manuelle avec alarme de niveau haut indiquant au personnel l'état de fonctionnement de

cette dernière.

Au niveau du nez ou de le'orifice de misne à latmos-

phare de chacune des torches la pulvérisation du liquide subastant pourra, par exemple, être assuré par une mise

à l'atmosphère des gaz avec une vitesse initiale impor-

tante générée par un ou plusieurs orifices à lèvre mince ou au travers d'un ou plusieurs tubes calibrés Cet

orifice à lèvre mince ou ce tube calibré peut éventuel-

lement remplir la fonction motrice d'un ensemble basn sur l'effet Venturi, l'accélération centripète ou l'effet

COANDA, pour entraîner l'air ambiant et le mélanger in-

timement au gaz à torcher ou à disperser par turbulences

et diffusion accélérée.

En outre, ce dernier dispositif offre un grand nombre d'avantages parmi lesquels a) Un raccourcissement de la longueur de la flame par combustion rapide de la masse de gaz déversée à l'atmosphbre du fait de sa bonne aération d'une part, et d'autre part, par la minceur de la lèvre orifice de mise à l'atmosphère (ceci comparé à la longueur de la flamme issue do la combustion de la totalité du débit

do gaz mis à l'atmosphère au travers d'une seule tubu-

lure de section circulaire); b)-Un raccourcissement de la longueur de la flamme correspondant à la division du débit de gaz entre les différents nez do torche En effet, il est reconnu que la longueur d'une flamme est une fonction croissant avec le diamètre du nez de torche lorsque celui-ci est constitué d'un tube cylindrique c) une diminution importante de l'intensité de bruits émis par le Jet de gaz et la flamme correspondant _ 6 _

à la division du débit total à torcher En effet, ltexpé-

rience montre que le bruit total émis par une pluralité

de jets et flammes est inférieure, dans certaines condi-

tions au bruit émis par un seul de ces jets; d) la mise à l'atmosphère des gaz pouvant se faire au

travers d'une section annulaire circulaire avec inductitnpos-

sible d'air par la section centrale, i 1 se produit une diminution importante de volume, voire la suppression de la carotte centrale de gaz à haute température située au coeur de la flamme, cette dernière étant principalement responsable du rayonnement calorifique d'une flamme issue d'un Jet de gaz de section circulaire pleine Ce rayonnement étant cause d'insécurité pour le personnel et les équipements qui y sont soumis s'il est àe forte intensité, et son calcul étant toujours sujet à caution, il appara t primordial d'en traiter les causes afin dien mieux circonvenir les effets j e) si la lèvre de mise à l'atmosphère des gaz est suffisamment mince et de largeur voisine ou inférieure à la distance de coincement de flammes, il n'y aura plus de possibilité de rentrée de flamme à l'intérieur du fat de torche, et en conséquence, il ne sera plus nécessaire

d'assurer un balayage permanent de la torche au gaz com-

bustible ou inerte, en tout cas, son débit pourra en

être diminué considérablement.

f) 1 a multiplicité des fûts de torche, en cas de variations importantes de débits, en fonctionnement normale ou requises pour des raisons de sécur 4 té, permettra de maintenir une vitesse d'écoulement des gaz dans la (ou les) torche nécessaire au fonctionnement correct des équipements décrits ci-dessus et d'assurer les fonctions précédemment décrites Accessoirement la pluralité des fûts de torche permettra éventuellement de constituer une structure auto-supportant les éléments constitutifs de la torche aussi bien que des éléments étrangers au

système tels que par exemple des antennes de radio-

communication. -7- Par ailleurs, dans certaines applications, la torche sera équipée de moyens dtallumage et d'extinction manuelle ou automatiques permettant d'initier ou d'étouffer la flamme dans différentes configurations de fonctionnement ou pour des raisons de sécurité ou autres. On obtient donc un système de très haute sécurité particulièrement adapté aux besoins de torchage ou de dispersion sur des installations confinées, en mer par

exemple.

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits, ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure l est une représentation schématique d'une

installation de production équipée de l'ensemble d'un dis-

positif de sécurité selon un premier exemple de réalisation de l'invention, correspondant plus généralement à un débit de gaz continu et relativement faible provenant par exemple d'une installation de séparation ou de traitement d'hydrocarbur E La figure 2 est une représentation schématique d'une deuxième installation équipée de l'ensemble du dispositif

de sécurité selon un deuxième exemple de réalisation fai-

sant appel à une pluralité de f tt de torche, corres-

pondant plus généralement à un débit de gaz important avec

larges variations de débite ou à des débits de gaz in-

termittents tels que ceux qui peuvent être rencontrés dans des installations de production et de transport

de gaz.

Les figures 3 A, 3 B, 3 C, 3 D, 3 E, 3 F sont d S reprà-

sentation schématiques montrant des particularités de

réalisation du dispositif de contre-pression.

Les figures 4 A, 4 B, 4 C sont des représentations schématiques montrant des particularités de réalisation

simple du dispositif de séparation des liquides entrainés.

La figure 4 D est une vue schématique selon la flèche F de la figure 4 A. Les figures 5 A, 5 B, 5 C, 5 F sont des représentations schématiques montrant des particularités de réalisation -8 _ du dispositif de pulvérisation des liquides entraînés

ou condensés et d'aération du jet de gaz avec stabilisa-

tion de la flamme.

La figure 5 E est une vue de dessus schématique de la figure 5 C. La figure 5 D est une vue de dessus fragmentaire et schématique de la figure 5 F. La figure 6 est une représentation schématique de l'ensemble du dispositif de sécurité dans laquelle la partie inférieure du f Mlt de torche joue le r 8 le de ballon de pied de torche de façon à obtenir une installation

de plus faible encombrement.

La figure 7 est une représentation schématique de

l'ensemble du dispositif de sécurité o tous les élé-

ments le constituant sont alignés sur un axe généralement vertical avec ouverture directe du fond du ballon de pied

de torche dans la mer.

Avec référence à la figure 1, l'installation comprends

tout d'abord, soit une source d'entra Inement dthydrooar-

bures liquides constituée par un séparateur 1 recevant le pétrole brut ou le gaz brut par une conduite d'arrivée 29 soit une source de gaz censtituée par une canalisation 21, soit les deux sources simultanément Le séparateur 1 est équipé de façon classique d'un circuit 3 de reprise normale de l'huile et des condensata, d'un circuit 4 ' de reprise normale du gaz et d'une sortie de gaz raccordée à une chaîne d'écoulement de gaz 4 jusqu'au nez 5 de la torche Cette chaîne d'écoulement de gaz 4 comporte entre le séparateur 1 et le nez de la torche 5, un ballon de pied de torche 6 équipé, de façon classique, d'un circuit de reprise des égouttures 7 comprenant ou non un moyen de pompage 8 et un tube de tropplein de sécurité débouchant en dessous du niveau 17 de la mer, avec reniflard 9 Le séparateur 1, le ballon de pied de torche 6 et le tube de trop-plein de sécurité 10, sont tous trois équipés d'un circuit de détection de niveau haut, destiné à fermer, en cas de niveau de liquide anormalement haut, la source d'alimentation en brut ou en gaz de _ 9 _ l'installatien En suivant le sens d'écoulement du gaz dans le fft de torche 13, cette installation comprend successivement selon l'invention, un dispositif de contre-pressien 11 doublé en parallèle par une plaque d't 4 clatement 11 tun séparateur de liquides 12 -t un nez

de torche 5.

Si le torchage du gaz n'est pas prévu en fonction-

nement normal de l'installation, le dispositif de

oentre-pression 11 est fermé, le débit de gaz combus-

tible ou inerte prepre à éviter les entrées d'air par

le nez de torche 5 est amené soit par une tubulure laté-

rale 15, soit par un petit orifice prévu au travers du dispositif de contre-proession 11 En cas de mise à la torche du gaz avec déclenchement éventuellement rapide du débit, un premier amortissement de l'à-coup de pression sera effectué par le tube de trop-plein de sécurité 10 Jouant ainsi le rôle d'amortisseur, avec ouverture simultanée du dispositif de contre-pression

11 et écoulement du gaz à la torche Une montée de pros-

sibn on amont du dispositif 11 due à une ouverture trop lente, à un blocage de celui-ci ou à toute autre raison, provoquera l'éclatement de la membrane de la plaque d'éclatement 11 ' et l'écoulement du gas dans la torche -13 Les liquides éventuellement entrainés ou condensés sont piégés dans le séparateur 12 et reinsérés dans les installations amont par une tubulure 14 équipée d'un dispositif de purge de liquides 16 manuel ou automatique, piloté ou non Le gaz atteint alors le nez de torche 5 o les liquides subsistant sont pulvérisés et intimement mélangés ainsi que le gaz, à l'air ambiant par l'effet d'une vitesse d'éJection importante et d'une disposition

du nez 5 favorisant la diffusion et le mélange.

Si le torchage du gaz est prévu on fonctionnement normal de l'installation, le dispositif de contre-pression 11 sera normalement ouvert et l'ensemble du dispositif

de sécurité sera on service.

Avec référence à la figure 2, l'installation comprend - une pluralité de fûts de torche 13 a, 13 b, 13 c limitée à trois sur le dessin uniquement pour des raisons de

clarté, chacun d'entre eux pouvant 8 tre équipé des dis-

positifs prévus dans la figure 1, an particulier les dispositifs de contre-pression 11 a, 11 b, lc étant tarés à des pressions d'ouverture sensiblemoent différentes de façon à maintenir dans chaque fût de torche, selon le débit à torcher, une vitesse suffisamment élevée dans les dispositifs situ 4 S en aval pour permettre leur fonctionnement correct Par ailleurs, aves une pluralité de torches, la longueur do fl ame issue de la totalité

du débit de gaz ne sera que celle correspondant sensi-

blement au débit traversant un seul des-fûts de torche, et non pas celle correspondant à la totalité du débit à torcher, quelle que soit la méthode do calcul utilisée pour on déterminer la longueur En outre, l'intensité des bruits de jet et de flamme sera maximum avec une seule des torches en service à son débit maximum, et correspondra au débit la traversant La mise on service

successive des autres torches correspondant à un accrois-

sement du débit à torcher résultera on une diminution de

l'intensité de bruit définie ci-dessus.

Dans des installations confinoes, comme celles ren-

contrées off shore, le fait de maîtriser la longueur de flamme et l'intensité de bruit Justifie à lui seul l'implantation d'une pluralité de torches dès lors que les débits de gaz à torcher sont importants et variables. Enfin, dans un certain nombre d'installatienao une pression do gaz élevée est disponible pour le torchage,

sans pour autant nuire à la sécurité globale do ltins-

tallation ni au fonctionnement de l'ensemble des disposl-

tifs de sécurité, la pression de service du ballon de pied de torche 6 pourra &tre relevéo do façon importante compte tenu du fonctionnement de ces dispositifs annexes, ceci conduisant à une diminution importante des volumes et poids correspondants Cot avantage peut 8 tre important il dans des installations off shore o les coûts sont très

sensibles aux poids et encombrements.

Lesdispositi bde contre-pression 11, lla, llb, lic peuvent 4 tre réalisés de différentes façons et installés suivant plusieurs modes Dans la représentation de la figure 3 A, le dispositif de contre-pression est constitué d'un clapet taré 21 percé d'un orifice 22 un robinet 23 permet manuellement et périodiquement de vérifier qu'il

n'y a pas d'accumulation de liquides sur le clapet, pou-

vant giner ou empicher son fonctionnement Dans la re-

présentation de la figure 3 B, l'orifice 32 permettant de maintenir le ciel gazeux est percé latéralement dans la conduite de gaz en amont du clapet de contre-pression 31, les liquides ruisselant dans le fût de torche sont piégés dans un épanouissement du fût de torches et purgés par une vanne automatique 33 commandée par un détecteur de niveau 34 Dans la représentation de la figure 3 C, le ciel de gaz combustible est maintenu par une conduite extérieure 41 Le ciel de gaz inerte par une conduite extérieure 429 équipée d'un clapet anti-retour 47, les liquides ruisselant de la partie supérieure sont piégés

dans une chaussette 43 et évacués par une vanne automa-

tique de purge 44 Un détecteur de niveau anormalement haut HLA 45 et un détecteur de niveau anormalement bas

LLA 46, informent les opérateurs d'un défaut de fonction-

nement du système de reprise des égouttures.

Dans la représentation de la figure 3 D le dispositif de contre-pression est constitué d'une vanne 51 dont la position est commandée par un régulateur de pression

PC 52.

Dans la représentation de la figure 3 B, la vanne de

contre-pression 61 est placée latéralement à une chaus-

sette 62 de récupération des égouttures équipée d'une conduite de purge des liquides 63 munie d'une vanne manuelle 64 Une canalisation 65 équipée d'une vanne 66 et d'un clapet anti-retour 67 permet l'alimentation en gaz combustible ou inerte de la partie supérieure du fût

de torche-pendant les périodes dtarrèt.

Dans la représentation de la figure 3 F, la vanne de contre-pression 71 est placée sur une partie horizontale ou sub-horizontale du f Mt de torche La partie verticale du fût de torche on aval se termine à sa partie inférieure

par une chaussette 72 permettant de recueillir les égout-

tures Cette chaussette est équipée d'une conduite de purge des liquides 73 munie d'une vanne 74 commandée par un contrôleur de niveau liquide 75 Des détecteurs de niveaux anormalement haut 77 et bas 76 informent les opérateurs du défaut de fonctionnement du système

de reprise des égouttures.

Le dispositf de séparation des liquides entra nés peut être réalisé de différentes façons et installé suivant plusieurs modes En particulier le dispositif représenté figures 4 et 4 D comporte un séparateur centrifuge 81 avec une arrivée tangentielle 82 du fluide, les liquides séparés étant évacués vers le bas par une conduite 83 de reprise des égouttures équipée d'un dispositif de purge automatique 84 et les gaz vers le haut par la partie aval du fût do torche 85, la figure

4 B propose une disposition horizontale ou sub-horizon-

tale dans laquelle l'arrivée de gaz 91 est raccordée à un épanouissement 92 de la conduite, comportant un noyau central 93 raccordé au tube extérieur par des ailettes en hélice 94, donnant un mouvement héliçoldal aux fluides le traversant Le gaz sortant de ce dispositif va au nez de torche par une conduite 95 alors que les liquides plaqués sur la paroi sont receuillis dans une chaussette 96 équipée d'une conduite de purge 97 munie d'une vanne 98 commandée par un détecteur de niveau 99 Des alarmes de niveau haut 100 et bas 101 informent les opérateurs

de t Qut défaut de fonctionnement du système de purge.

Le dispositif représenté figure 4 C concerne une disposition semblable à celle de la figure 4 B mais qui peut être placée verticalement sur le fût de torche afin de reduire l'encombrement En outre la tubulure d'entrée 13 -

111 n'est pas épanouie *t comporte des ailettes héli-

coldales 112 qui ne couvrent pas nécessairement la pleine section de la tubulure 111 La chambre 113 de récupération des liquides comporte des plaques percées de trous 114 arr Atant les liquides-entralnés et des gouttières verticales 115 les canalisant vers la partie inférieure du dispositif o ils seront soutirés par une conduite 116 équipée de dispositifs comme dans

les exemples précédents.

Le nez de torche peut &tre réalisé de différentes façom qui seront tou Jours installées verticalement ou sub-vertioalement En particulier dans la figure 5 A, l'extrémité du f Mt de torche 121 comporte un ajutage calibré 122 de section circulaire réduite destiné à la mise en vitesse du gaz débouchant au-dessus d'une plaque circulaire horizontale 123 munie d'ailettes radiales verticales 124 destinées à guider les filets d'air ou de vent dans la partie convergente-divergente d'un

venturi 125 dont le col 126 sera placé légèrement au-

dessus de l'extrémité supérieure de l'ajutage 122 de

façon à obtenir l'effet d'entratnement d'air recherché.

La surface externe du venturi 125 pourra être munie d'ailettes verticales 130 guidant les filets d'air ou de vent L'extrémité supérieure du venturi comportera une couronne interne circulaire perforée 127 de façon à permettre l'accrochage de la flamme Si du gaz basse pression devait atre éliminé, ceci pourrait être réalisé par une tubulure 128 débouchant en 129 dans le venturi,

au-delà du col, dans la zone à dépression dudit venturi.

Dans la figure 5 B le nez de torche pourra comporter les momes dispositifs que la figure 5 A mais diffère de ce dernier en ce que l'ajutage de sortie du gaz est remplacé par une couronne annulaire circulaire 132 dont l'arrivée de gaz est de direction axiale 135 ou tangentielle 135 ' à la couronne 132 selon l'effet recherché En outre une carotte centrale 133 pourra 8 tre placée au centre du dispositif afin d'accentuer l'effet venturi pour certaines t 4 - applications Les ailettes 134 de suspension de la carotte centrale 133 pourront Stre planes et verticales ou de surface hélicoldale do façon à treo adaptées à

lt'effet de guidage désiré.

Dans la figure 5 C, la disposition des éléments constituant le nez de torche esat semblable à celles prévues dans les figures 5 A et 5 B, toutefois elle diffère en ce que la partie supérieure du venturi est un ensemble de pétales 136 pouvant admettre de l'air latéralement

par dos fentes 137 afin d'am 4 liorer le mélange air-gas.

La figure 9, propose une disposition semblable à la précédente mais dans laquelle la sortie du gaz

s'effectue au travers d'une lèvre 138 tangente à la sur-

face interne du venturi, soit dans sa partie basse, soit au col, soit comme représentée dans sa partie divergente, cette lèvre étant inclinéo sur l'axe du c 8 ne de façon à oommaniquer au gaz un mouvement on

spirale ascendant.

Pour certaines applications, le mode de réalisation représenté figure 6 présente une solution simplifiée de très faible encombrement dans laquelle tous les 61 éments du système sont rassemblés dans deux ensembles verticaux ou subverticaux, l'un ascendant 141 et

l'autre descendant 142, reliés entre eux et aux ins-

tallations par les canalisations nécessaires à leur fonctionnementL'ensemble vertical ascendant comporte à sa base le ballon vertical de pied do torche 143 surmonté dtun carlingage 144 entourant tous les éléments requis Jusqutau nez de torche, et ayant pour buts principaux: la protection des éléments du système contre les éléments extérieurs tels que le givre, la glace, le supportage des éléments du système; de permettre la visite pour contr 4 le et entretien des éléments du système Jusqu'au nez de torche; une amélioration du profil aérodynamique du système on vue de la diminution des sollicitations extérieures à prendree compte pour le calcul de cette structure; - un réchauffage éventuel de l'ensemble du système par un moyen quelconque tel que vapeur, fluide caloporteur

ou électricité, pour pallier les problèmes créés, par exem-

ple mais non limitativement, par l'accumulation de givre sur les surfaces en contact avec l'atmosphère ou de dé-

p 8 t d'hydrates de gaz dans les équipements et canalisa-

tions. La partie verticale descendante 142 peut également être équipée d'un carlingage semblable afin de'obtenir

des avantages similaires.

En outre une simplification supplémentaire consiste-

ra à réaliser l'ensemble torche-colonne de trop-plein, en une tubulure continue, de section éventuellement variable, telle que représentée figure 7, dans lequel la tubulure continue 150 constitue des parties actives du système et des carlingages de protection des éléments

du système, depuis le nez de torche 151 jusqu'à l'extré-

mité du tube de trop-plein 152.

Enfin, dans toutes les configurations d'installation de ce système de sécurité, ce dernier pourra utiliser,

pour sa réalisation, des parties de tubulures déjà exis-

tantes, en acier ou autres matériaux, et pouvant remplir

d'autres fonctions telles que le supportage des instal-

lations Son supportage pourra Stre également réalisé à partir d'autres éléments tels que charpentes,requis ou non pour remplir d'autres fonctions,

_ î 6 -

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Système de sécurité destiné à éliminer les liquides entratnés ou condensés, ainsi qu'à limiter le rayonnement calorifique et l'intensité de bruits reçus, lors du torchage ou de la dispersion des gaz de production, traitement et transport de fluides tels que des hydrocarbures bruts et élaborés à terre et en mer, ce

système pouvant être installé à terre, en mer sur n'im-

porte quel type de support fixe ou flottant, caractérisé

en ce qu'il fait intervenir, dans la chaîne d'écoule-

ment du gaz ( 4), entre la source potentielle de liquide et la mise à l'atmosphère, une capacité ( 6) telle qu'un

ballon de pied de torche, connectée à sa partie supé-

rieure, à au moins deux fûts de torche ( 13) ou bien une ou plusieurs capacités ( 6) connectées chacune à au moins

un fût de torche, ( 13) lesdits fûts de torches ( 13) com-

prenant chacun: un dispositif de contre-pression normal ( 11) tel que, par exemple, un clapet taré ou une vanne à commande

manuelle, automatique ou pilotée, la valeur de la contre-

pression exercée sur le gaz en amont (seuil de pression) étant différente pour chacun des fûts de torches ( 13), de telle manière que, lors d'un accroissement continu

de la pression des gaz, on obtienne une ouverture succes-

sive échelonnée des dispositifs de contre-pression ( 11) et qu'ainsi, la vitesse d'écoulement du gaz à l'intérieur des fûts de torches ( 13) soit toujours relativement élevé, et un nez ( 5) ou un orifice de mise à l'atmosphère équipé de moyens permettant, grâce à la vitesse élevée d'écoulement du gaz, de pulvériser en brouillard les gouttes de liquide subsistant éventuellement dans le flux de gaz et d'assurer rapidement un mélange intime

du gaz avec l'air ambiant aux fins d'obtenir une com-

bustion rapide et totale et éviter ainsi la condensa-

tion et la retombée des gouttes liquides, enflammées ou non dans son voisinage, ainsi qu'une flamme courte et

peu rayonnante.

17 - 2 Système selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les susdits moyens de contre-pression ( 11) con-

sistent en un clapet taré ou une vanne de contre-pression ( 51), pouvant êtte isolée au moyen de vannes cadenassées ouvertes lorsque l'installation est en service et pilotée

par la pression amont, et/ou déclenchée à distance volon-

tairement ou automatiquement, ce dispositif de contre-

pression pouvant être équipé d'au moins un orifice ( 22) permettant de maintenir une atmosphère contr 8 lée ou non de gaz combustible ou inerte dans la partie aval du fût de torche et éviter ainsi les entrées d'air par son extrémité supérieure, ledit orifice pouvant être constitué par une

lèvre ou un trou de dimension voisine ou égale à la dis-

tance de coincement de flamme, et en ce que lesdits moyens

de contre-pression sont doublés en parallèle par un dispo-

sitif à ouverture positive rapide ( 11 ') tel qu'une plaque d'éclatement ou un clapet taré permettant de plafonner la pression amont à une valeur présélectionnée, ce dispositif pouvant lui-même être isolé au moyen de vannes d'isolement

cadenassées ouvertes lorsque l'installation est en service.

3 Système selon l'une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que le contr 8 le de l'atmosphère dans la partie aval du fût de torche est assuré par une tubulure annexe d'alimentation de gaz ( 15) équipée d'un

clapet anti-retour.

4 Système selon l'une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que chaque fût de torche ( 13) est équipé d'un séparateur de liquide ( 12) pouvant être constitué par des rampes ou des ailettes hélicolcales ( 112) plaquant les liquides entrainés ou générés sur la paroi du tube, ces liquides pouvant être recueillis dans une chaussette ( 113) et recyclés dans les installations

amont de traitement de liquide; et en ce que ce sépara-

teur de liquides ( 12) peut être équipé d'un système de

détection de liquides et d'une canalisation ( 16) d'évacu-

ation desdits liquides, la détection d'un niveau anormal

pouvant actionner une alarme et déclencher une purge auto-

matique ou manuelle des liquides accumulés.

Système selon l'une des revendications précé-

25265 '25

18 - dentes caractérisé en ce que le nez ( 5) du ft de torche ( 13) est constitué d'une tubulure de section de passage réduite ( 122) permettant de donner au gaz une vitesse élevée à sa mise à l'atmosphère, la section de passage du gaz pouvant présenter une forme annulaire ( 132) de manière à minimiser ou éviter la formation, dans la partie axiale du jet, d'un noyau ou d'une carotte centrale de gaz ne pouvant diffuser dans l'atmosphère qu'à une distance relativement importante du nez de torche, afin de diminuer l'intensité du rayonnement émis par la

flamme ou accélérer la dispersion.

6 Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le nez ( 5) est situé en amont du col d'un

venturi ( 125) à une distance telle que l'effet d'entral-

nement d'air recherché soit atteint, le bord supérieur du venturi pouvant Utre équipé d'une lèvre intérieure ( 127) constituée de métal déployé ou de t 8 le perforée afin de promouvoir l'accrochage de la flamme et sa stabilité, en ce que le nez de torche ( 5) peut être équipé à sa base d'une plaque sensiblement horizontale ( 123) de surface plane ou conique munie d'ailettes

verticales ( 124) planes ou enroulées en spirale, favori-

sant le guidage des filets d'air et canalisant vertica-

lement le vent atteignant le nez de torche ( 5), et en

ce que le venturi ( 125) peut lui-même être équipé d'ai-

lettes verticales externe ( 130) favorisant le guidage des filets d'air et de vent et permettant la dissipation de chaleur éventuellement accumulée dans le corps du venturi

( 125)-

7 Système selon l'une des revendications précédentes

caractérisé en ce que l'extrémité interne du nez de torche ( 5) comporte, dans sa partie de section réduite pleine ou annulaire, des ailettes de guidage des filets de gaz et donnant au jet de gaz un mouvement hélicoïdal et en ce que le nez de torche ( 5) peut être aplati par exemple en section rectangulaire ou ellipsoidale de faible largeur, et débouchant tangentiellementà l'intérieuret danslapartiebasse d'un entonnoir dont la grande ouverture est dirigée 19 - vers le haut, ledit entonnoir étant constitué de pétales métalliques ( 137) décalés radialement les uns par rapport -aux autres, de façon à permettre l'entrée tangentielle

d'air entratné par le jet de gaz à l'intérieur de l'en-

tonnoir par effet venturi ou autre et son mélange intime

avec le gaz.

8. Système selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé on ce qu'il comprend, connecté à la sortie de gaz d'un séparateur ( 1) recevant les hydrocarbures par au moins une conduite ( 2) et équipé d'un circuit ( 3)

de reprise des liquides et/ou raccordé à une canalisa-

tion ou une installation de transport de gaz ( 21), une chatne d'écoulement de gaz ( 4) jusqu'à l'atmosphère, qui

comporte au moins un ballon de pied de torche ( 6) éven-

tuellement équipé d'un circuit de reprise des égouttures ( 7) et sur lequel est piqué au moins un fat de torche ( 13), les susdits séparateur ( 1) et ballon de pied de torche ( 6) pouvant tre respectivement équipé de circuits

de détection de conditions de fonctionnement anormales des-

tinés à fermer ou à provoquer la fermeture de l'alimen-

tation de l'installation en cas de fonctionnement outre-

passant des valeurs préfixées.

9. Système selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que le ballon de pied de torche ( 6) -est dimensionné en séparateur diphasique et/ou en ce qu'il peut tre équipé d'une colonne de trop-plein ( 10) débouchant en dessous du niveau de liquide, par exemple la mer, avec éventuellement un tube reniflard ( 9) repiqué

sur ledit ballon de pied de torche.

10 Système selon l'une des revendications précédentes

caractérisé en ce que le ou les fûts de torche ( 13) peut constituer une structure support des éléments constituant tout ou partie du système et supporter éventuellement des

éléments étrangers audit système et en ce qu'il peut uti-

liner pour sa réalisation et son supportage des éléments

de l'installation répondant à d'autres fonctions.

11. Système selon l'une des revendications précédentes,

_ 20 -

caractérisé en ce que l'ensemble des fûts de torche

( 13) et de leurs accessoires, peut être inclus partiel-

lement ou totalement dans une gaine ( 144) permettant éventuellement de réchauffer le gaz, d'accéder au nez de torche ( 5), et d'empécher l'accumulation de givre ou de glace dans la structure, des fûts de torche, si les

conditions climatiques y sont favorables.