production d'eaux d'injection en récupération assistée du pétrole

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Comme exposé précédemment (voir eaux de fabrication), des chaînes de traitement (soit des eaux de forma­tion extraites avec le pétrole, soit de l’eau de mer – offshore, soit éventuellement de l’eau douce – onshore) doivent être conçues pour permettre par leur réinjection le maintien de la pression du gisement, et ceci sans risquer de le colmater ( MES ou tartre déposé, produits de corrosion des tubings, développement de micro- organismes). La figure 21 illustre un traitement d’eau de mer en récupération assistée sur plateformeoffs­hore. Elle comporte :

  • une préchloration, à partir de NaCℓO obtenu par électrolyse in situ de l’eau de mer ;
  • un tamisage fin (100 à 250 μm) ;
  • une floculation en ligne (coagulant organique et/ou minéral) ;
  • une filtration très rapide sur filtres compacts granulaires type FECM (sable) ou FECB (bicouche anthra­cite et sable) assurant typiquement 92 à 98 % d’élimination des particules de plus de 2 μm ;
  • un dégazage de l’eau,par dégazeur sous vide;
  • une désoxygénation de finitionpar bisulfite d’ammonium ou sulfite de sodium ;
  • un conditionnement bactéricide ;
  • une filtration de sécurité éventuelle.

Suivant les choix d’exploitation, la filtration peut se limiter quelquefois au tamisage.

eau injecton offshoreImage sécurisée
Figure 21. Traitements d'eau d'injecton offshore

Dans certains cas, et selon les caractéristiques géologiques du réservoir, les sulfates doivent être éliminés, notamment lorsque l’eau de formation est riche en ions Sr2+ et Ba2+. Cela permet d’éviter la précipitation du sulfate de baryum et donc le colmatage des roches poreuses du gisement. Les sulfates peuvent être éliminés par des unités SRU (Sulphate Removal Unit) constituées de membranes de nanofiltration, et construites notamment pour équiper des FPSO ou des plateformes offshores.

Ces unités comportent la même filière de traitement :

  • prise en mer,
  • tamisage grossier à 100 µm,
  • filtration fine (par ultrafiltration, par Dual Media filtration ou à l’aide de filtres à cartouche),
  • filtration par nanofiltration pour éliminer les sulfates et atteindre des concentrations inférieures à 40 mg/L.
Filière traitement eaux injection élimination sulfatesImage sécurisée
Figure 22. Filière classique de traitement d’eaux d’injection avec élimination des sulfates

Le schéma ci-dessous représente un système de nanofiltration SRU à deux étages. Dans ce système, le concentrat issu du premier étage est envoyé vers un deuxième étage de nanofiltration. L’utilisation de ce deuxième étage permet d’augmenter la quantité d’eau traitée, et d’obtenir un taux de récupération typique de 75%.

Nanofiltration SRU deux étagesImage sécurisée
Figure 23. Nanofiltration SRU à deux étages
Transport du Module 8P de traitement d’eau pour injection - FPSOImage sécurisée
Photo 10. Transport du Module 8P de traitement d’eau pour injection - FPSO Cidade de Caraguatatuba – MODEC MV27.

Les tamis, dont l’eau est utilisée pour alimenter les unités de refroidissement et l’unité de traitement d’eau pour injection, ont un débit de 6600 m3/h. La production de l’unité SRU est de 962 m3/h (145,000 BWPD).

Le système SRU peut aussi être utilisé pour les procédés de récupération assistée du pétrole EOR faible salinité (Enhanced Oil Recovery). Grâce au traitement combiné de dessalement d’eau de mer par osmose inverse et de désulfatation par nanofiltration, la salinité de l’eau d’injection peut être fixée selon la contrainte du puits pétrolier.

À terre, le traitement de clarification peut être plus extensif et comporter un décanteur, d’autant que les eaux côtières et d’estuaires sont souvent chargées en limons.

Le dégazage de l’oxygène est assuré par dégazage sous vide, à un ou plusieurs étages. Son bon dimensionnement évite les surconsommations ultérieures d’un agent réducteur coûteux.

tour déaération Module 8P eau injection - FPSO Cidade Caraguatatuba – MODEC MV27Image sécurisée
Photo 11. Intégration de la tour de déaération sur le Module 8P de traitement d’eau pour injection - FPSO Cidade de Caraguatatuba – MODEC MV27. Débit de traitement : 1300 m3/h (196,000 BWPD)

Dans certains cas, il faut réchauffer les hydrocarbures très lourds pour pouvoir les extraire. On doit alors injecter de grandes quantités de vapeur à 60-150 bar dans la roche réservoir ce qui implique l’utilisation de chaudières.

Celles-ci sont :

  • soit des chaudières à très fort primage ou très fort taux de purge (10 à 25 %) qui peuvent s’accommoder d’eau d’alimentation à salinité élevée mais parfaitement adoucie (TH < 0,05 °F). Ceci suppose l’emploi, sui­vant l’analyse d’eau, de chaîne comportant une finition avec résine carboxylique régénérée à l’acide, ou résine adoucissante spécifique ;
  • soit des chaudières HP normales mais exigeant de l’eau déminéralisée et donc, en général, l’emploi d’une osmose inverse et d’une chaîne de finition (lits mélangés voire une EDI). On notera que, dans les deux cas, si l’eau brute utilisée est l’eau produite du gisement, il faut au préalable :
  • un déshuilage poussé type API-flottation suivi de filtration ;
  • souvent un désiliciage. En effet, ces eaux sont souvent riches en silice dissoute et/ou colloïdale… Le désiliciage (voir précipitations chimiques) sera souvent combiné avec un adoucissement (chaux ou chaux + CO3Na2…).

Comme dans tous les cas de recyclage une bonne connaissance de la qualité d’eau brute conditionne les choix du traitement de recyclage et garantit la production régulière de vapeur indispensable à la production du champ.

filière traitement eau mer injection vapeurImage sécurisée
Figure 24. Exemple de filière de traitement de l’eau de mer pour l’injection de vapeur