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traitement des eaux de gisement

Les « eaux de gisement », ou « eaux produites », car remontant du gisement souvent sous forme d’émul­sion dans le pétrole brut, sont séparées dans les séparateurs triphasiques (water knockout tank), puis sont pré-déshuilées (hydrocyclone, en particulier en offshore ou séparateur lamellaire type CPI, Corrugated Plate Interceptor en onshore : séparateur à plaque ondulée) et enfin subissent un traitement de finition qui est fonction de leur destination (figure 24) et des normes de rejet locales :

  • rejet en pleine mer via une flottation mécanique (HC < 40 mg · L–1), une flottation à l’air dissous, ou une coalescence (HC < 10 mg · L–1), cette dernière n’étant à employer que dans les cas de très faibles MES (minérales, cires, hydrocarbures lourds figés…) ;
  • réutilisation en réinjection après un dégazage éventuel et filtration sur sable ou coque de noix.

Leur réinjection est intéressante parce qu’elle évite non seulement tout rejet en mer, mais aussi l’ense­mencement de la « formation » par des bactéries, sulfatoréductrices en particulier, et toute incompatibilité chimique avec l’eau du réservoir (souvent inévitables dans le cas d’injection d’eau de mer). Elle ne requiert pas non plus, en général, la désoxygénation des eaux, mais en revanche un déshuilage poussé (1-2 mg · L–1) imposant une filtration.

eaux gisementImage sécurisée
Figure 24. Traitement des eaux de gisement
traitement eaux production huileuxImage sécurisée
Figure 25. Filière type de traitement des eaux de production de champs huileux
Hydrocyclone Cyclonixx - séparation huile sableImage sécurisée
Figure 26. Hydrocyclone Cyclonixx® de séparation d’huile (à gauche) et de sable (à droite)
exemples flottateurs gaz induit horizontal - figure vertical compact Flotation UnitImage sécurisée
Figure 27. Exemples de flottateurs à gaz induit horizontal (à gauche) et vertical (Compact Flotation Unit, à droite)

Le schema 3D suivant correspond à une installation onshore de champs huileux en Irak comprenant une première étape de déshuilage par CPI, une seconde étape de déshuilage par flottation mécanique et une étape de polissage sur filtre à coques de noix. L’installation d’un débit de 530 m3/h est capable de réduire la concentration en huile de 2000 mg/l à 10 mg/l tout en arrêtant 98% des particules en suspension de diamètres supérieur à 5µm.

installation onshore champs huileux IrakImage sécurisée
Figure 28. Schema 3D d'une installation onshore de champs huileux en Irak

Par ailleurs, les champs gaziers produisent également des eaux qu’il est nécessaires de traiter. Ces eaux proviennent non pas de l’extraction du gaz lui-même mais de la régénération du MEG ou TEG (Mono ou Tri Ethylène Glycol) utilisé pour la déshydratation du gaz.

champs gazierImage sécurisée
Figure 29. Production de champs gazier eaux à traiter

A la différence des eaux produites sur les champs huileux, les eaux de champs gaziers ne contiennent ni MES ni sels dissous. En revanche, la teneur en huile, BTEX (benzène, Toluène, Ethylbenzène, Xylène), phénol et plus généralement en composés organiques est importante et nécessite un niveau de traitement qui peut être très poussé en fonction des normes de sortie à respecter. Les étapes de traitement comprennent en général un déshuilage, une élimination de composés organiques toxiques, un traitement biologique et un éventuel polissage.

eaux de production champs gazierImage sécurisée
Figure 30. Filière type de traitement des eaux de production de champs gazier
CPI non pressuriséImage sécurisée
Photo 17. Exemple de CPI non pressurisé
DGFImage sécurisée
Photo 18. Exemple de DGF

Sur cette base, une installation de traitement des eaux de champs gaziers a été développée en mer du Nord. La filière comprend un déshuilage par CPI, un stripping des composés organiques, une flottation à air dissous suivie d’un traitement biologique permettant de traiter 30 m3/h et d’atteindre les normes très strictes de rejet en mer en particulier sur les BTEX.

traitement des eaux de mer en vue de leur réinjection

Les critères de clarification exigés sont divers suivant la perméabilité du gisement, par ex. :

  • 98 % d’élimination des particules > 2 mm ;
  • turbidité < 0,5 NTU voire 0,2 NTU ;
  • plus rarement SDI < 3 (fouling index voir essais de traitabilité) ;

alors que l’eau de mer peut être d’origine côtière ou d’estuaire, donc riche en MES, mais également de pleine mer, donc pauvre en MES (< 1 mg · L–1).

Les deux lignes de traitement possible sont très voisines.

  • origine côtière (plate-forme on- ou offshore) – figure 31, l’étage de clarification pouvant être une décan­tation ou une flottation rapide (Rictor voir floculateurs - décanteurs - flottateurs).
eaux mer réinjection - origine côtièreImage sécurisée
Figure 31. Traitement des eaux de mer en vue de leur réinjection. Origine côtière
  • origine pleine mer (plate-forme offshore) – figure 32.

En général puisées à 20 ou 30 m sous la surface, ces eaux ne comportant plus de MES (< 2 ppm), une fil­tration précédée ou non d’une coagulation est alors suffisante.

eaux mer réinjection - origine pleine merImage sécurisée
Figure 32. Traitement des eaux de mer en vue de leur réinjection. Origine pleine mer