FR2952054A1 - Installation et procede d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau en grande profondeur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation (1) d'extraction d'un gaz, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur comprenant au moins une colonne d'extraction (3) dont l'entrée (5) débouche dans une couche d'eau (RZ) contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et dont la sortie (7) est raccordée à séparateur eau / gaz (9). L'installation comprend en outre au moins une vanne latérale (15) disposée sur la colonne d'extraction (3) au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire (PRZ) pour permettre l'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration de gaz à extraire faible dans la colonne d'extraction (3).

Description

Installation et procédé d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau en grande profondeur Domaine technique : La présente invention concerne une installation et un procédé d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau, notamment du lac Kivu, en grande profondeur. Art antérieur : Il existe des lacs dans le monde dont l'eau contient en profondeur des gaz dissouts, en particulier des gaz combustibles comme par exemple le méthane. Un tel lac est par exemple le lac Kivu entre le Rwanda et la République Démocratique du Congo (RDC) ou encore les lacs Nyos et Monoun au Cameroun. L'exploitation d'une telle ressource énergétique est une opportunité pour le développement économique d'un pays comme le Rwanda ou la province Nord Kivu de la RDC dont les ressources énergétiques d'origine fossile sont limitées. De plus, une telle exploitation permet de prévenir aussi des risques d'explosion gazeuse comme cela s'est déjà produit dans le passé au lac de Nyos en 1986 ayant provoqué environ 1800 morts. La figure 1 montre sur un graphique des estimations scientifiques de la concentration en méthane en fonction de la profondeur du lac Kivu. BRT TC 0454 On y perçoit que le gaz est réparti dans des couches distinctes comme le montre le tableau suivant : profondeur de couche Teneur en CH4 (km3) 0 m - 60 m 0,0 km3 Couche - Biozone (BZ) 60 m - 260 m 22,0 km3 Couche de ressource potentielle (PRZ) 260 m - 480 m 44,0 km3 Couche de ressource (RZ) Total 66,0 km3 On constate donc qu'environ 66 km3 de méthane sont contenus dans ce lac, ce qui constitue un réservoir énergétique très important.

Sur le plan du projet d'extraction du méthane, les eaux du lac Kivu peuvent être schématiquement séparées en deux parties : - une partie appelée ressource (couche RZ pour « ressource zone » en anglais), située entre 260 m et le fond du lac, qui contient une forte concentration en gaz dissous, - une partie appelée ressource potentielle (couche PRZ pour « potentiel ressource zone » en anglais), située entre 60m et 260 m, qui contient une faible concentration en gaz dissous. Depuis 2002, l'extraction du méthane a fait l'objet de plusieurs études et projets expérimentaux pour valoriser cette quantité importante de méthane. En général, on considère une technique consistant à faire monter dans une colonne verticale de l'eau prélevée dans les couches profondes riches en gaz dissous, en particulier en méthane. Au cours de la montée, la BRT TC 0454 pression hydrostatique diminue et le gaz dissout approche de la saturation. Lorsque la pression partielle de méthane atteint la pression hydrostatique, on constate l'apparition de bulles qui entraînent par la suite naturellement la colonne de liquide vers le haut. Il s'agit d'un processus d'ex-solution qui se produit dans un liquide parvenu à saturation. Les bulles qui sont petites lors de leur formation, entraînent vers le haut de l'eau déjà sursaturée en gaz, ce qui provoque d'une part la formation de nouvelles bulles et un grossissement des bulles déjà formées.

C'est une réaction en chaîne qui s'entretient par elle-même, et qui est confinée dans un tube et par conséquent inoffensif. Ce dispositif d'extraction du méthane utilise donc un procédé d'exsolution naturelle appelé auto-siphon qui, une fois le processus amorcé, ne nécessite aucune énergie extérieure.

L'énergie utilisée provient de la formation d'une phase gazeuse au-dessus de la profondeur de saturation du liquide. Le mélange diphasique liquide-gaz, du fait de sa densité plus faible que le liquide, développe dès lors une énergie archimédienne qui entraîne naturellement l'ensemble de la colonne vers le haut.

Pour amorcer la réaction en chaîne, on utilise une technique connue sous le nom « gaz-lift » qui consiste à injecter un gaz, par exemple de l'air à une profondeur d'environ 40m dans le tuyau de remontée des eaux de profondeur. L'air injecté permet de faire remonter de l'eau des profondeurs du lac et ainsi amorcer la formation des bulles. BRT TC 0454 Lorsque ce processus est amorcé, le gaz lift peut être arrêté et une circulation auto-entretenue s'établit dans la colonne. Il est à noter que le phénomène décrit ci-dessus est un peu plus complexe du fait de la présence de gaz carbonique dissous dans les eaux du lac : en fait la proportion volumique est de 20% de méthane et 80% de CO2. Toutefois, l'effet du gaz carbonique peut pratiquement être négligé parce que sa solubilité dans l'eau est environ 20 fois plus importante que celle du méthane. A ce jour, toutes les méthodes d'extraction proposées supposent que seules les couches de la ressource RZ sont exploitables, c'est-à-dire 44 km3 de méthane dissous en dessous de 260 m de profondeur et le méthane contenu dans la couche de ressource PRZ dans les profondeurs comprises entre 60m et 260m sont laissées de côté. Une approche qui consisterait à utiliser ce même processus tel que décrit ci-dessus avec la même installation en plaçant le tuyau au niveau de la ressource potentielle PRZ est vouée à l'échec étant donné que la concentration de méthane dans ces couches est trop faible pour amorcer le processus. I1 serait donc nécessaire d'investir dans une nouvelle installation ayant des dimensions adaptées à cette faible concentration de méthane, ce qui aboutirait selon les calculs de la Demanderesse à des colonnes de 1,6m de diamètre, 6mm d'épaisseur et de 240m de longueur. Réalisée en inox par exemple, le seul poids de la colonne serait de 5 7t. On voit donc qu'aussi bien sur un plan pratique qu'économique, une telle solution n'est pas viable. Le résultat d'une telle approche serait donc l'abandon définitif pur et simple de l'exploitation du méthane contenu dans la couche de ressource potentielle pour une quantité d'environ BRT TC 0454 22km3, c'est-à-dire 1/3 de la quantité totale de méthane contenu dans le lac Kivu. La présente invention vise à proposer une installation et un procédé d'extraction d'un gaz, en particulier du méthane, dissout dans l'eau en grande profondeur par exemple d'un lac comme le lac Kivu, qui permet l'exploitation du méthane contenu dans la couche de ressource potentielle PRZ à faible concentration de méthane. Résumé de l'invention : A cet effet, l'invention a pour objet une installation d'extraction d'un gaz, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur comprenant au moins une colonne d'extraction dont l'entrée débouche dans une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et dont la sortie est raccordée à un séparateur eau / gaz, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre au moins un moyen d'aspiration de l'eau de ladite couche PRZ en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction réglable en débit. Ainsi, on peut utiliser le mécanisme d'auto-siphonage comme force motrice non seulement pour l'extraction et l'exploitation des couches ayant une forte teneur de méthane comme la couche de ressource qui se situe au lac Kivu entre 260m et 480m de profondeur, mais aussi pour les couches ayant une faible teneur de méthane comme la couche de ressource potentielle PRZ entre 60m et 260m de profondeur. Certes, comme on le décrira plus loin, le débit extrait de méthane se trouve réduit par le flux aspiré par la vanne latérale, mais grâce à cette installation, il est possible de disposer de 50% de plus de méthane et on peut exploiter à frais maîtrisés 22km3 de méthane en plus. BRT TC 0454

6 L'invention peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : - ledit moyen d'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction réglable en débit comprend au moins une vanne latérale disposée sur la colonne d'extraction au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire pour permettre l'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration de gaz à extraire faible dans la colonne d'extraction, - ladite au moins une vanne latérale est disposée dans une profondeur comprise entre 90m et 240m, - elle comprend au moins une première vanne latérale disposée à une profondeur comprise entre 190m et 260 m et au moins une seconde vanne à une profondeur comprise entre 60m et 190 m, - elle comprend dans une couche de ressource potentielle un ensemble de plusieurs vannes latérales, de préférence trois, espacées sur la colonne d'extraction d'une dizaine de mètres. - ladite au moins une vanne latérale est une vanne à débit réglable, de préférence à distance, - pour une vanne latérale disposée dans la couche de ressource potentielle entre 190m et 260m de profondeur, à l'état complètement ouvert, le diamètre de ladite vanne latérale est inférieur ou égale au diamètre de la colonne d'extraction, - l'entrée de la colonne d'extraction est disposée dans la couche de ressource entre 310m et 480 m de profondeur et à l'état complètement ouvert, le diamètre de ladite au moins une vanne latérale est compris entre 0,7 fois et 0,6 fois le diamètre de la colonne d'extraction, - l'entrée de la colonne d'extraction est disposée dans la couche de ressource entre 260m et 310 m de profondeur et à l'état complètement BRT TC 0454

7 ouvert, le diamètre de ladite au moins une vanne latérale est compris entre 0,6 fois et 0,4 fois le diamètre de la colonne d'extraction. - elle comprend une unité de réglage du débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration d'eau sur la colonne d'extraction à un débit notamment pour obtenir une densité d'eau en sortie du séparateur eau / gaz prédéfinie et / ou pour obtenir un débit / une richesse de gaz à extraire prédéfini, - l'unité de réglage comprend un capteur de mesure de la densité de l'eau en sortie du séparateur eau / gaz et un module de commande du débit dudit moyen d'aspiration qui est relié au capteur et qui est configuré pour comparer le signal de mesure du capteur avec une valeur de consigne prédéfinie et pour commander le débit dudit moyen d'aspiration en fonction du résultat de comparaison. L'invention a également pour objet un procédé d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau en grande profondeur, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur à l'aide d'une installation telle que définie ci-dessus, dans laquelle un processus d'auto-siphonage dans la colonne d'extraction est amorcée pour acheminer de l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration vers un séparateur eau/ gaz, comprenant les étapes suivantes : - on aspire de l'eau au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire dans la colonne d'extraction, de sorte que l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en faible concentration se mélangent dans la colonne d'extraction, - on sépare le gaz de l'eau dans le séparateur Le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : BRT TC 0454 - l'on règle le débit d'eau aspirée dans la colonne d'extraction à un débit inférieur à dix fois le débit provenant de l'entrée de la colonne d'extraction, - l'on règle le débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction à un débit pour obtenir une densité d'eau en sortie du séparateur eau / gaz prédéfinie, - alternativement, on règle le débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction à un débit pour obtenir un débit et / ou une richesse souhaité de gaz à extraire. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des figures suivantes sur lesquelles : - la figure 1 est un graphique montrant la concentration de méthane dissout dans l'eau du lac Kivu au Rwanda en fonction de la profondeur du lac, et - la figure 2 est un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation de l'installation selon l'invention, - la figure 3 est un graphique montrant la concentration de méthane dissout dans l'eau du lac Kivu au Rwanda en fonction de la profondeur du lac et un schéma simplifié de l'installation selon l'invention selon la figure 2, et - la figure 4 est un schéma simplifié de l'installation selon l'invention selon un deuxième mode de réalisation.

Sur toutes les figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Dans tout l'exposé qui suit, on se réfère à titre d'exemple au lac Kivu au Rwanda et en République Démocratique du Congo (RDC) qui présente BRT TC 0454

9 une concentration de méthane en couche comme cela est montré sur la figure 1. Toutefois, l'installation et le procédé de l'invention ne sont pas limités à une application au lac Kivu et peuvent être transposés sans difficultés pour l'homme de métier par exemple à une configuration en mer ou dans un autre lac avec une disposition analogue d'un gaz à extraire. Ainsi, l'installation selon l'invention et le procédé selon l'invention peuvent être utilisés de manière analogue lorsqu'une concentration de méthane (ou un autre gaz, notamment combustible) en couche similaire peut être constatée. Les figures 2 et 3 montrent de façon schématique l'installation 1 d'extraction d'un gaz, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur selon l'invention. La figure 3 montre moins de détails de l'installation, mais permet d'apprécier les dimensions de l'installation par rapport à la topologie du lac Kivu. Cette installation 1 comprend au moins une colonne d'extraction 3 dont l'entrée 5 débouche dans une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration. Il s'agit par exemple de la couche de ressource RZ. Dans le présent exemple, on entend par « forte concentration » une concentration permettant d'entretenir le phénomène d'auto-siphon. Pour le lac Kivu, il s'agit par exemple d'une concentration en méthane (Lgaz/Leau) supérieure ou égal à environ 0,2. On comprend donc que l'entrée 5 de la colonne 3 est disposée, en particulier en ce qui concerne l'exemple et la topologie du lac Kivu, à une profondeur comprise entre 260m et 480m. De préférence, l'entrée 5 est située à une profondeur d'environ 350m. BRT TC 0454 La sortie 7 de cette colonne d'extraction 3 est raccordée à un séparateur eau / gaz 9. Le séparateur est par exemple un cylindre métallique au coeur duquel le gaz, en particulier le méthane, se sépare de l'eau.

Pour un rendement optimisé, le séparateur eau/ gaz est disposé à une profondeur sensiblement comprise entre 10m et 30m. Ce séparateur eau /gaz 9 comprend une première sortie 11 de gaz brut vers le haut. Cette sortie 11 peut être branchée à un module de lavage des gaz qui permet d'en augmenter la concentration en méthane.

Une seconde sortie d'eau dégazée 13 du séparateur 9 permet de renvoyer l'eau dégazée vers les profondeurs du lac. L'inventeur de la présente invention a constaté que le procédé d'auto siphon est directement applicable dans la zone de la ressource et que l'exsolution permet de développer une énergie supérieure à celle nécessaire pour extraire le gaz. Toutefois, il a également constaté que le procédé d'auto siphon n'est pas applicable dans la zone de la ressource potentielle, l'énergie développée étant insuffisante pour activer le processus d'auto siphon. Une première idée consiste donc d'utiliser l'énergie excédentaire d'un dispositif d'extraction situé dans la zone de la ressource pour suppléer au manque d'énergie nécessaire pour entretenir le processus d'auto siphon dans la zone de ressource potentielle. Il est donc proposé d'effectuer un mélange des eaux riches en gaz (méthane) dissous provenant de la ressource avec des eaux pauvres en gaz dissous provenant de la ressource potentielle. Le mélange de ces deux types d'eau devra être ajusté dans des proportions telles qu'il puisse activer et/ ou entretenir le processus d'auto siphon de manière économiquement rentable. BRT TC 0454 Afin de permettre l'exploitation des couches du lac ayant une teneur en méthane plus faible comme la couche de ressource potentielle (PRZ), l'installation 1 comprend selon l'invention au moins un moyen d'aspiration 14 de l'eau de ladite couche en concentration de gaz à extraire faible dans la colonne d'extraction 3. Ce moyen 14 comprend par exemple au moins une vanne latérale 15 à débit réglable, de préférence à distance, disposée sur la colonne d'extraction au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire (couche PRZ) pour permettre l'aspiration de l'eau.

On comprend donc qu'il s'agit d'une vanne permettant de mettre en communication et de mélanger l'eau du lac entourant la colonne d'extraction 3 et l'eau circulant dans la colonne d'extraction 3 provenant des profondeurs du lac. Cette vanne est appelée « vanne latérale », car elle permet l'aspiration de l'eau latéralement dans la colonne d'extraction. La vanne 15 peut être disposée directement sur la colonne d'extraction ou de façon déportée via un tuyau de raccordement. Aussi, l'entrée de la vanne peut aspirer l'eau à la profondeur où elle est installée ou on peut envisager de raccorder un tuyau à l'entrée de la vanne pour aspirer l'eau à une profondeur différente à celle où la vanne est installée. Ainsi, lorsque l'eau des profondeurs remonte dans la colonne d'extraction 3 par un phénomène d'auto siphonage expliqué ci-dessus, la pression statique dans la colonne au niveau de la vanne 15 est diminuée ce qui a pour effet, lorsque l'on ouvre la vanne et met l'intérieur de la colonne en communication avec l'eau du lac entourant la colonne au niveau de la vanne 15, d'aspirer l'eau de cette couche PRZ. BRT TC 0454

12 Certes, cela conduit à diluer la concentration du mélange eau / méthane acheminé au séparateur étant donné que la concentration en méthane de la couche PRZ est plus faible que celle de la couche RZ, mais on peut ainsi, avec peu de moyens et sans apport énergétique d'extérieur supplémentaire exploiter l'ensemble des ressources en méthane du lac. De plus, étant donné que la densité de l'eau de la couche PRZ est inférieure à celle de la couche RZ, on obtient un outil pour ajuster la densité du mélange des eaux rejeté par le séparateur 9. Cet aspect peut être utilisé en combinaison avec l'exploitation / l'extraction du méthane de la couche PRZ ou seulement pour ajuster la densité de l'eau en sortie du séparateur et pour s'assurer de la stratification de l'eau rejetée à une profondeur voulue, en dessous de la couche BZ, la biozone. Plus précisément, ladite au moins une vanne latérale 15 est disposée dans une profondeur comprise entre 90m et 240m.

Alors que l'invention peut fonctionner déjà avec une seule vanne latérale 15, il peut s'avérer judicieux de disposer plusieurs vannes latérales entre 90m et 240m sur la colonne d'extraction 3. Ainsi, selon un autre aspect, on peut prévoir que l'installation comprend par exemple au moins une première vanne latérale 15 disposée à une profondeur comprise entre 190m et 260 m et au moins une seconde vanne disposée à une profondeur entre 60m et 190 m. On peut prévoir d'ouvrir les deux vannes à la fois. Il est également envisageable d'ouvrir seulement l'une ou l'autre de ces vannes 15 pour une exploitation séquentielle de la couche PRZ à des profondeurs différentes. On peut aussi envisager que l'installation 1 comprend dans la couche de ressource potentielle PRZ un ensemble de plusieurs vannes BRT TC 0454

13 latérales, de préférence trois, espacées sur la colonne d'extraction d'une dizaine de mètres. Selon un autre aspect, la ou les vannes latérales 15 sont des vannes à débit réglable, de préférence à distance, par exemple via un actionneur et une électronique de commande. Dans le cas où une vanne latérale 15 est disposée dans la couche de ressource potentielle située entre 190m et 260m de profondeur, le diamètre de ladite vanne latérale à l'état complètement ouvert est inférieur ou égal au diamètre de la colonne d'extraction 3.

Encore plus précisément, si l'entrée 5 de la colonne d'extraction 3 est disposée à une profondeur entre 310m et 480 m, le diamètre de la vanne latérale 15 à l'état complètement ouvert est compris entre 0,7 fois et 0,6 fois le diamètre de la colonne d'extraction 3. Dans le cas où l'entrée 5 de la colonne d'extraction 3 est disposée à une profondeur entre 260m et 310m, le diamètre de la vanne latérale 15 à l'état complètement ouvert est compris entre 0,6 fois et 0,4 fois le diamètre de la colonne d'extraction 3. Le diamètre de la vanne à l'état ouvert est le diamètre intérieur du conduit de la vanne par lequel peut passer l'eau.

L'invention se réfère aussi à un procédé d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau en grande profondeur, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur à l'aide d'une installation 1 tel que décrite ci-dessus. Selon ce procédé lorsqu'un processus d'auto-siphonage dans la colonne d'extraction est amorcé pour acheminer de l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration vers un séparateur eau/ gaz, BRT TC 0454 - on aspire de l'eau de ladite couche en concentration de gaz à extraire faible dans la colonne d'extraction, de sorte que l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en faible concentration se mélangent, et - on sépare le gaz à extraire de l'eau dans le séparateur 9. Pour un rendement optimisé, on sépare le mélange eau / gaz à une profondeur sensiblement comprise entre 10m et 30m.

Dans certains, cas, il s'avère intéressant de régler le débit d'eau aspirée par la vanne latérale 15 sur la colonne d'extraction 3 à un débit correspondant jusqu'à dix fois le débit provenant de l'entrée de la colonne d'extraction. On peut donc obtenir une grande dilution. Cela permet aussi d'ajuster le débit de méthane extrait, par exemple en fonction des besoins dans le temps. La vanne latérale à ouverture réglable disposée sur la colonne d'extraction à une profondeur située dans la zone de ressource potentielle va donc entraîner lors de son ouverture, du fait de la dépression existant dans la colonne, une aspiration d'eau latérale provenant de la zone de la ressource potentielle. L'ajustement du coefficient de perte de charge de la vanne latérale par ouverture variable va permettre de régler le rapport du flux latéral au flux principal de liquide, rapport que l'on appellera dilution. On peut de plus choisir le rapport de dilution de telle manière que le liquide résultant du mélange des eaux principales (provenant de la ressource RZ) et latérales (provenant de la ressource potentielle PRZ) soit optimal par rapport au débit de gaz souhaité. BRT TC 0454

15 Enfin, l'invention permet de résoudre un problème supplémentaire tenant au fait que le rejet des eaux dégazées dans les profondeurs du lac pose un sérieux problème d'impact environnemental parce que ces eaux sont très chargées en sels dissous.

Ces sels (phosphates, nitrates) peuvent, en pénétrant dans la biozone, provoquer un développement excessif d'algues et entraîner l'eutrophisation du lac. Partant du constat que les eaux dégazées rejetées par le séparateur présentent pratiquement la même densité que les eaux prélevées, il est donc indispensable de diminuer leur densité de telle manière qu'elles se stratifient à une profondeur plus faible que la profondeur de prélèvement. Ainsi, on peut par exemple envisager de rejeter ces eaux, après diminution de leur densité, juste en dessus du gradient principal de densité situé à 260 m de telle façon qu'elles se stratifient en formant une couche individuelle dégazée qui ira en s'épaississant au fur et à mesure de l'exploitation du gaz. Pour effectuer cette diminution de densité, on propose d'utiliser le processus de dilution des eaux prélevées dans la ressource (RZ) par de l'eau peu dense provenant de la ressource potentielle PRZ.

Comme précédemment exposé, le réglage précis de débit de la vanne latérale, de manière à faire entrer, par aspiration, un débit latéral contrôlé d'eau de faible densité permet d'ajuster le mélange à la densité souhaitée finalement pour les eaux de rejet. La figure 4 montre une installation selon ce second mode de réalisation. En plus des éléments déjà décrits en relation avec la figure 2, l'installation comprend une unité de réglage du débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration d'eau 14 sur la colonne d'extraction à un débit BRT TC 0454

16 pour obtenir une densité d'eau en sortie du séparateur eau / gaz 9 prédéfinie. Cette unité de réglage comprend par exemple un capteur de mesure 19 de la densité de l'eau en sortie du séparateur eau / gaz 9 et un module de commande 17 du débit dudit moyen d'aspiration 15 qui est relié au capteur et qui est configuré pour comparer le signal de mesure du capteur avec une valeur de consigne prédéfinie et pour commander, par exemple par une boucle de rétroaction, le débit dudit moyen d'aspiration en fonction du résultat de comparaison.

Par le présent exposé, on voit que l'invention permet d'accroître de façon importante les différentes ressources exploitables du lac KIVU, ceci sans nécessiter des installations complexes ou coûteuses et sans nécessiter un apport énergétique extérieur. Cette installation permet de pérenniser l'exploitation du méthane en particulier au lac KIVU et de contribuer à la sécurisation de la population au bord du lac. On comprend donc que la présente invention est basée sur le fait que le liquide qui remonte à l'intérieur de la colonne d'extraction est en dépression par rapport à l'eau du lac.

L'installation de vannes latérales à pertes de charge ajustables à des positions spécifiques permet ainsi de faire pénétrer un débit réglable d'eau du lac à l'intérieur de la colonne. La position de ces vannes latérales (profondeur) permet de répondre à trois applications distinctes : - l'extraction d'une quantité de méthane totale multiplié par 1,5 par rapport aux évaluations précédentes, BRT TC 0454 5 - l'ajustement de la densité des eaux de rejet de manière à ce que celles-ci se stratifient de manière à minimiser l'impact environnemental négatif sur le biotope lacustre, - le réglage de manière précise de la richesse et/ ou du débit du gaz méthane extrait du lac. BRT TC 0454

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Installation (1) d'extraction d'un gaz, en particulier du méthane, dissout dans l'eau en grande profondeur comprenant au moins une colonne d'extraction (3) dont l'entrée (5) débouche dans une couche d'eau (RZ) contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et dont la sortie (7) est raccordée à un séparateur eau / gaz (9), caractérisé en ce qu'elle comprend en outre au moins un moyen d'aspiration (14) de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction (3) réglable en débit.
2. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen d'aspiration (14) de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction (3) réglable en débit comprend au moins une vanne latérale (15) disposée sur la colonne d'extraction (3) au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire (PRZ) pour permettre l'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration de gaz à extraire faible dans la colonne d'extraction (3).
3. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite au moins une vanne latérale (15) est disposée dans une profondeur comprise entre 90m et 240m.
4. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une première vanne (15) latérale disposée à une profondeur comprise entre 190m et 260 m et au moins une seconde vanne (15) à une profondeur comprise entre 60m et 190 m. BRT TC 0454
5. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'elle comprend dans une couche de ressource potentielle (PRZ) un ensemble de plusieurs vannes latérales (15), de préférence trois, espacées sur la colonne d'extraction (3) d'une dizaine de mètres.
6. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite au moins une vanne latérale (15) est une vanne à débit réglable, de préférence à distance.
7. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, pour une vanne latérale (15) disposée dans la couche de ressource potentielle (PRZ) entre 190m et 260m de profondeur, caractérisée en ce qu'à l'état complètement ouvert, le diamètre de ladite vanne latérale est inférieure ou égale au diamètre de la colonne d'extraction.
8. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée l'entrée de la colonne d'extraction (3) est disposée dans la couche de ressource (RZ) entre 310m et 480 m de profondeur et en ce qu'à l'état complètement ouvert, le diamètre de ladite au moins une vanne latérale (15) est compris entre 0,7 fois et 0,6 fois le diamètre de la colonne d'extraction (3).
9. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée l'entrée de la colonne d'extraction (3) est disposée dans la couche de ressource (RZ) entre 260m et 310 m de profondeur et en ce qu'à l'état complètement ouvert, le diamètre de ladite au moins une vanne latérale (15) est compris entre 0,6 fois et 0,4 fois le diamètre de la colonne d'extraction (3).
10. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité (17 ; 19) de réglage du débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration d'eau (14) sur la BRT TC 0454 20 colonne d'extraction (3) à un débit pour obtenir une densité d'eau en sortie du séparateur eau / gaz (9) prédéfinie.
11. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'unité de réglage comprend un capteur de mesure (19) de la densité de l'eau en sortie du séparateur eau / gaz (9) et un module de commande (17) du débit dudit moyen d'aspiration (15) qui est relié au capteur et qui est configuré pour comparer le signal de mesure du capteur avec une valeur de consigne prédéfinie et pour commander le débit dudit moyen d'aspiration en fonction du résultat de comparaison.
12. 12. Procédé d'extraction d'un gaz dissout dans l'eau en grande profondeur, en particulier du méthane dissout dans l'eau en grande profondeur à l'aide d'une installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle un processus d'auto-siphonage dans la colonne d'extraction (3) est amorcée pour acheminer de l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration (RZ) vers un séparateur eau/ gaz, comprenant les étapes suivantes : - on aspire de l'eau au niveau d'une couche en concentration faible du gaz à extraire (PRZ) dans la colonne d'extraction (3), de sorte que l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en forte concentration et l'eau issue d'une couche d'eau contenant du gaz à extraire dissout en faible concentration se mélangent dans la colonne d'extraction (3), - on sépare le gaz de l'eau dans le séparateur (9).
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on règle le débit d'eau aspirée dans la colonne d'extraction (3) à un débit BRT TC 0454inférieur à dix fois le débit provenant de l'entrée de la colonne d'extraction.
14. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'on règle le débit d'eau aspirée par ledit moyen d'aspiration de l'eau de ladite couche en concentration faible de gaz à extraire dans la colonne d'extraction à un débit pour obtenir une densité d'eau en sortie du séparateur eau / gaz (9) prédéfinie. BRT TC 0454