On examine le problème de l'etancheite des galeries de stockage de GPL non recouvertes sous la nappe. On discute la notion de gradient hydraulique et on introduit les notions de pression d'entree du gaz et de facteur de forme.
This paper deals with the containment of unlined caverns used for compressed gas storage and located in water-bearing rock formations. The difference of pressure between the surrounding aquifer and the stored products required to ensure the containment is analysed; the hydraulic gradient method is examined and two new ideas, the threshold pressure of the gas and the form factor are introduced.
Der Beitrag befaßt sich mit der Bestimmung des Problems der Dichtheit von unterirdischen Kavernenspeichern fuer fluessiges Gas, ohne Innenschale unter dem Grundwasserspiegel. Der Druckunterschied zwischen dem Grundwasserspiegel und den Speichern, welcher eine Bedingung for die Dichtheit ist, wird erklart. Zwei neue Begriffe werden eingefuehrt: der Einfuehrungsgasdruck und der Formfaktor.
Les gaz de petrole liquefies (G.P.L.) ou butane et propane, occupent une part croissante du marche international des produits petroliers. La capacite de stockagedoit suivre cette evolution. La solution du stockage souterrain est très souvent la meilleure: elle est plus sûre; son emprise en surface est sensiblement plus faible; enfin elle est moins coûteuse lorsque les volumes à stocker sont de quelques dizaines de milliers de mètres cubes, ou même moins lorsque les conditions geologiques sont favorables.
Les G.P.L. peuvent être assez commodement liquefies, comme le montrent les figures 1 et 2. Cette propriete permet de reduire par un facteur d'environ 300 leur volume; elle distingue l'economie de leur emploi de celles des alcanes plus legers comme le methane (gaz naturel). La liquefaction peut être obtenue par refrigeration (point R des figures 1 et 2) ou par compression (point S des figures 1 et 2). - La refrigeration est le plus souvent utilisee dans les reservoirs aeriens; le stockage souterrain à l'etat refrigere peut aussi être envisage pour le propane; l'experience recente de Schelle a confirme que ce type de stockage pouvait être envisage tant en roche tendre qu'en roche dure, sous reserve que la technique mise en oeuvre soit parfaitement maitrisee (Boulanger et Luyten, 1982) - Le stockage sous forme liquide obtenue par compression est la solution la plus classique dans les reservoirs souterrains et s'applique tant au butane qu'au propane.
On peut assurer en principe l'etancheite d'un stockage souterrain de G.P.L. en l'implantant dans un massif repute impermeable; les problèmes de fuite sont alors circonscrits au voisinage des cuvelages de liaison avec la, surface. Le stockage en cavites lessivees dans le sel gemme donne ainsi de très bons resultats, car les proprietes d'impermeabilite de cette roche sont excellents du faît de sa faculte à "s'autocicatriser"; toutefois. il faut bien entendu disposer d'un gisement de sel. Dans d'autres materiaux, les deboires sont frequents car la permeabilite globale "in situ" peut être très superieure à celle que laissait prevoir la reconnaissance geotechnique; les investissements consentis dans le creusement des ga1eries sont ainsi à la merci d'aleas geologiques qu'il est très difficile de corriger. On verra plus loin que la technique de "l'etancheite dynamique" est beaucoup plus flexible: les exigences relatives aux qualites naturelles de la roche sont moins draconiennes et il est possible dans une assez large mesure de remedier à une situation moins favorable que prevu.
Principe du stockage à etancheite dynamique
On peut estimer à plusieurs centaines le nombrede stockages qui utilisent cette technique. Son principe n'est pas d'interdire les mouvements de fluide dans le massif, comme dans les techniques prcedentes, mais de provoquer ces mouvements pour empêcher la migration des hydrocarbures. Ceux-ci sont stockes dans des galeries à la pression d'equilibre entre les phases gazeuse et liquide, comptetenu de la temperature de fond; la profondeur des galeries sous la nappe doit être suffisante pour que l'eau du massif s'ecoule vers la galerie en interdisant le mouvement inverse des produits vers le massif. Cette profondeur doit donc être au moins egale à la hauteur d'eau correspondant à la pression des produits, comme le montre la figure 3; on verra plus loin que cette condition n'est pas en fait suffisante. Enfin, la venue d'eau dans les galeries qui resulte de l'ecoulement doit être compensee par un soutirage regulier pour que le stockage ne se remplisse pas d'eau.
Avant d'examiner l'importance à donner à la depression existant dans la cavite, on doit assurer que cette depression pourra être maintenue. Ceci conduit à trois remarques: -.. a-Stabilite des conditions hydrogeologiques Le niveau piezometrique minimal de la nappe doit à l'evidence rester suffisant tant vis à vis des circonstances naturelles (periode de secheresse par exemple), que de la drainance assuree par la cavite elle-même.
