FR2980816A1 - Production d'eau d'injection par osmose directe - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'extraction d'hydrocarbures comprenant les étapes consistant à extraire d'une formation souterraine un flux de production, à séparer ce flux en au moins une fraction hydrocarburée et une fraction aqueuse appelée eau de production, et à réinjecter dans la formation souterraine une eau d'injection, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'eau d'injection est un perméat obtenu par mise en contact dans une unité d'osmose directe, de part et d'autre d'une membrane d'osmose, d'au moins une partie de l'eau de production et d'une eau dont la pression osmotique est inférieure à la pression de l'eau de production et qui comprend un composé indésirable.
Description
PRODUCTION D'EAU D'INJECTION PAR OSMOSE DIRECTE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention s'inscrit dans le contexte général de la gestion de l'eau dans l'extraction d'hydrocarbures. Plus spécifiquement, la présente invention concerne un procédé d'extraction d'hydrocarbures dans lequel l'eau d'injection destinée à être réintroduite dans la formation souterraine est produite dans une unité d'osmose directe à partir d'une eau de production. ART ANTERIEUR Lors de la production d'hydrocarbures, le flux extrait de la formation souterraine est typiquement un mélange d'hydrocarbures, d'eau et de particules solides. Ce flux, appelé flux de production, est généralement traité par décantation et/ou par hydrocyclonage et/ou par une unité de flottation de façon à le séparer en au moins une fraction hydrocarburée valorisable et une fraction aqueuse appelée eau de production. L'eau de production est un sous-produit de l'extraction d'hydrocarbures dont la gestion peut être problématique. En effet, l'eau de production contient essentiellement de l'eau, mais également de nombreux composés polluants pour l'environnement qui ne peuvent pas être rejetés sans traitements préalables. Il existe dans la littérature des procédés permettant de traiter l'eau de production avant son rejet dans l'environnement, par exemple en concentrant les composés polluants de l'eau de production en les séparant de l'eau pure par osmose directe. Une alternative consiste à réinjecter l'eau de production dans la formation souterraine. En effet, tout au long de la production pétrolière, la pression dans la formation souterraine diminue du fait de l'extraction des hydrocarbures. Pour maintenir la formation souterraine en pression, il est connu d'injecter un fluide dans la formation souterraine, en général de l'eau, de qualité suffisante pour qu'elle n'entraîne pas d'altération de la formation souterraine. La turbidité, la concentration saline, la concentration en oxygène et la concentration en hydrocarbures du fluide injecté doivent notamment être contrôlées de façon à ce qu'elles ne dépassent pas certaines valeurs.
Toutefois, le volume d'eau de production disponible ne suffit pas à couvrir les besoins en fluide de réinjection. Un apport d'eau apte à l'injection est alors nécessaire. La provenance de l'eau d'injection dépend généralement de la disponibilité et de contraintes autour du lieu de l'extraction d'hydrocarbures. Par exemple dans le cas de l'extraction offshore, il est connu d'utiliser l'eau prélevée dans la mer. Des étapes de traitement sont cependant généralement indispensables pour obtenir à partir de l'eau de mer une eau dont la qualité est suffisante pour pouvoir être réintroduite dans la formation souterraine. Ces traitements consistent notamment en une désulfatation et une désoxygénation. L'eau d'injection peut également être de l'eau d'aquifère, de l'eau de rivière ou de lac, et éventuellement des eaux usées domestiques ou industrielles. Là aussi, des étapes de traitement peuvent être nécessaires pour obtenir une eau dont la qualité est compatible avec l'injection dans la formation souterraine. Lorsque l'eau d'injection est de l'eau de mer, la 30 présence de sulfate dans l'eau est typiquement problématique si la formation souterraine contient des ions barium. En effet, les ions barium et sulfate forment des précipités qui créent des dépôts minéraux (en anglais « scaling ») préjudiciables à une bonne extraction des hydrocarbures. En outre, la présence de sulfates peut être à l'origine de la génération par des bactéries de sulfure d'hydrogène (H2S), gaz toxique et corrosif, qui peut provoquer la corrosion des canalisations utilisées pour la récupération des hydrocarbures. L'élimination des sulfates dans l'eau avant son injection dans la formation souterraine est donc souvent nécessaire. Un procédé classique permettant l'élimination des sulfates dans l'eau consiste en un procédé membranaire de nanofiltration, qui retient les ions multivalents et laisse passer les ions monovalents. Un autre procédé classique permettant le dessalement de l'eau consiste en un procédé d'osmose inverse. De tels procédés sont, par exemple, décrits dans les demandes de brevet WO 2006/134367 et WO 2007/138327.
Les procédés de nanofiltration et d'osmose inverse ont l'inconvénient majeur de consommer de l'énergie pour créer un gradient de pression nécessaire au passage de l'eau à travers la membrane. La demande de brevet US 2007/0246426 propose un procédé de récupération d'hydrocarbures, comprenant l'obtention d'une eau pour injection de faible salinité par osmose directe. Dans ce procédé, de l'eau de forte salinité, en particulier de l'eau de mer, est mise en contact, via une membrane d'osmose, avec une solution aqueuse comprenant un soluté extractible, ayant une plus grande osmolalité que l'eau. Ledit soluté est ensuite retiré par différentes méthodes, par exemple par précipitation ou par vaporisation. Un tel procédé nécessite donc de mettre en oeuvre des étapes supplémentaires de traitement, qui ne sont pas conventionnelles sur un site d'extraction d'hydrocarbures. En outre, ces étapes additionnelles consomment également de l'énergie. L'obtention d'une eau ayant la qualité requise pour être utilisée comme eau d'injection, ne contenant pas en particulier de sulfate, est donc toujours un procédé complexe et consommant de l'énergie. Il existe actuellement le besoin de disposer d'un procédé de production d'eau d'injection à faible coût énergétique, ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, Plus généralement, il existe toujours le 5 besoin de disposer d'un procédé d'extraction d'hydrocarbures dans lequel l'eau d'injection est produite avec un faible coût énergétique et à partir d'une solution aqueuse facilement disponible mais comprenant un soluté indésirable qui la rend impropre à être injectée telle qu'elle dans la 10 formation souterraine. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé d'extraction d'hydrocarbures comprenant les étapes consistant 15 à : extraire d'une formation souterraine un flux de production ; séparer ce flux en au moins une fraction hydrocarburée et une fraction aqueuse appelée eau de production et 20 réintroduire dans la formation souterraine une eau d'injection, caractérisé en ce qu'au moins une partie de ladite eau d'injection est un perméat obtenu par mise en contact, dans une unité d'osmose directe, de part et d'autre d'une membrane 25 d'osmose, d'au moins une partie de l'eau de production et d'une eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression de l'eau de production et comprenant un soluté indésirable. Cette approche originale permet l'obtention d'une eau 30 d'injection dont la qualité est suffisante pour être introduite dans la formation souterraine, tout en évitant le rejet à la mer de l'eau de production. Un des principaux avantages du procédé est la possibilité d'obtenir des volumes importants d'eau d'injection, avec un coût énergétique très faible. BREVE DESCRIPTION DE LA FIGURE La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE Dans la présente invention, on appelle « flux de production » le flux issu d'une formation souterraine contenant des hydrocarbures. Le flux de production est un mélange d'hydrocarbures, d'eau et éventuellement de particules solides et de gaz. Ce flux de production est séparé en plusieurs fractions dans une unité de séparation qui peut typiquement être un décanteur, un hydrocyclone, une unité de flottation, une unité de filtration membranaire ou toute autre unité de traitement appropriée. Au moins une fraction hydrocarburée est récupérée dans une ligne de collecte d'hydrocarbures et une fraction aqueuse est soutirée. Dans la présente invention, on appelle « eau de production » la fraction aqueuse obtenue après séparation du flux de production. L'eau de production peut contenir des impuretés, par 25 exemple : - des particules en suspension, dont le diamètre peut aller de quelques nanomètres à quelques micromètres suivant les traitements utilisés, - des microorganismes, 30 - des sels dissous, - des métaux lourds, - des composés organiques dissous, en particulier des hydrocarbures, - des composés organiques non solubles en dispersion, en particulier des hydrocarbures, - des gaz dissous. La concentration en hydrocarbures dispersés et en 5 particules en suspension dans l'eau de production est comprise entre 0 et 500 mg/L. L'eau de production a une pression osmotique donnée notée U. Dans la présente invention, la « pression osmotique » d'une solution désigne la pression qu'il faut 10 exercer sur la solution pour empêcher le solvant de traverser une membrane semiperméable d'osmose, ladite solution se trouvant d'un côté de la membrane et son solvant à l'état pur se trouvant de l'autre côté. La pression osmotique flp de l'eau de production peut être comprise entre 0 et 200 bars 15 (20 MPa). Cette pression osmotique est en général essentiellement due à la présence d'ions chlorure, sodium, potassium, sulfates, magnésium, calcium, strontium et/ou barium dans l'eau de production. Dans le procédé objet de la présente invention, au moins 20 une partie de l'eau de production est mise en contact, dans une unité d'osmose directe, de part et d'autre d'une membrane d'osmose, avec une eau dont la pression osmotique est inférieure à la pression osmotique de l'eau de production. Au moins une partie de l'eau de production est donc introduite 25 dans une unité d'osmose directe comprenant une membrane d'osmose d'un premier côté de ladite membrane. D'un second côté de ladite membrane, on introduit une eau ayant une pression osmotique Ilm inférieure à la pression osmotique de l'eau de production flp et comprenant au moins un 30 soluté indésirable, qui rend ladite eau impropre à être injectée telle qu'elle dans la formation souterraine. Les composés indésirables entraînent typiquement des risques de précipitation, de corrosion, de prolifération bactérienne. D'une façon générale, ils peuvent endommager les installations pétrolières ou sont néfastes pour la formation souterraine. Ladite eau ayant une pression osmotique Ilm inférieure à la pression osmotique de l'eau de production Hp peut être choisie dans le groupe constitué par l'eau de mer, l'eau de lac, l'eau de rivière, l'eau d'aquifère, les eaux usées domestiques et les eaux usées industrielles. De préférence, ladite eau est de l'eau de mer. La sélection de l'eau de mer est particulièrement avantageuse si l'extraction d'hydrocarbures est offshore. L'eau de mer à 25 °C a une pression osmotique d'environ 25 bars (2,5 MPa). Dans un mode de réalisation où l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau de mer, l'eau de production a de préférence une pression osmotique supérieure à 25 bars (2,5 MPa), plus préférentiellement supérieure à 35 bars (3,5 MPa), plus préférentiellement encore supérieure à 45 bars (4,5 MPa), et en particulier comprise entre 75 bars et (7,5 MPa) et 200 bars (20 MPa).
Dans un mode de réalisation où l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau de mer, le soluté indésirable est typiquement l'ion sulfate dont la concentration dans l'eau de mer est typiquement comprise entre 1 et 10 g/L.
Dans un mode de réalisation où l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau provenant d'un aquifère, le soluté indésirable est tout type d'ion pouvant précipiter avec un contre-ion de l'eau de production, ainsi que toute molécule organique pouvant causer un impact environnemental important en cas d'injection. L'unité d'osmose directe mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention comprend une membrane semi-perméable d'osmose. L'osmose directe est un phénomène physico-chimique bien connu qui consiste en la diffusion du solvant d'une solution de faible pression osmotique vers une solution de forte pression osmotique à travers une membrane d'osmose.
Une membrane d'osmose est une membrane semi-perméable ne laissant passer que le solvant (en général l'eau), et pas les autres substances en solution. La membrane d'osmose peut être une membrane organique, constituée de matériaux polymères ou co-polymères comme l'acétate de cellulose, le nitrate de cellulose, le polysulfone, le fluorure de polyvilidène, le polyamide et l'acrylonitrile. La membrane d'osmose peut également être une membrane minérale ou céramique constituée de matériaux comme le carbure de silicium, l'alumine, la zéolithe, la zircone, l'oxyde de titane ou des oxydes mixtes silice et alumine ou zircone. La membrane d'osmose peut également être une membrane mixte nano-particule-polymères, une membrane à base de nanotubes de carbone alignés ou dispersés, ou une membrane contenant des aquaporines, telle que celles décrites dans la demande de brevet WO 2006/122566. De nombreuses membranes destinées à des applications d'osmose inverse sont actuellement disponibles dans le commerce et peuvent convenir à la présente application. On peut citer par exemple les membranes Qfx de NanoH2O, OsMemTM de HTI, les membranes commerciales d'osmose inverse de, par exemple, DOW, Hydranautics, Osmonics et Toray. L'unité d'osmose directe selon l'invention peut être réalisée selon différentes configurations connues de l'homme du métier. Par exemple, la membrane d'osmose peut être disposée en spirale ou en plaque. Le choix de la membrane et de la configuration de l'unité d'osmose directe peut dépendre du volume des flux traités, de la compacité, de la qualité des alimentations du contacteur membranaire et de la robustesse désirée.
En effet, les unités d'osmose peuvent poser des problèmes de colmatage. En particulier, comme la membrane d'osmose arrête toutes les matières dissoutes ou en suspension dans le flux diffusant, sauf le solvant qui est 5 ici l'eau, il peut se produire une accumulation à la surface de la membrane de particules, de microorganismes, de composés organiques et/ou de sels. Cette accumulation peut provoquer des dégradations au niveau de l'unité d'osmose, pouvant causer une baisse de rendement, voire le colmatage 10 irréversible de la membrane. En outre, les unités d'osmose classiques comprennent des grilles qui peuvent elles aussi s'encrasser et fortement limiter les performances du procédé. Ainsi, le bon fonctionnement des unités d'osmose dépend généralement de la qualité des flux qui y sont introduits. 15 Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une étape consistant à prétraiter l'eau de production dans une première unité de prétraitement avant de l'introduire dans l'unité d'osmose directe. En outre ou alternativement, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape 20 consistant à prétraiter l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production dans une seconde unité de prétraitement avant de l'introduire dans l'unité d'osmose directe. Le procédé peut donc comprendre, soit une étape de 25 prétraitement de l'eau de production, soit une étape de prétraitement de l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production, soit les deux. Lorsque les deux étapes sont présentes, celles-ci peuvent être identiques ou différentes. 30 Avantageusement, la première unité de prétraitement et la seconde unité de prétraitement sont identiques. Ce mode de réalisation permet ainsi de rendre les unités interchangeables, ce qui d'un point de vu industriel rend le procédé simple à installer, à faire fonctionner et à entretenir. La ou les étape(s) de prétraitement peut (peuvent) consister, indépendamment l'une de l'autre, en une étape de 5 filtration ou en une série de plusieurs étapes de filtrations successives, les filtrations pouvant être identiques ou différentes. Avantageusement, la ou les étape(s) de prétraitement comprend (comprennent) au moins une étape d'ultrafiltration. L'ultrafiltration, qui est une technique 10 connue de l'homme du métier, est typiquement réalisée à l'aide d'une membrane d'ultrafiltration. Dans la présente invention, une « membrane d'ultrafiltration » désigne une membrane comportant des pores dont le diamètre est compris entre 1 nm et 100 nm. On peut citer par exemple les membranes 15 d'ultrafiltration polymériques commerciales des sociétés Polymem, Zenon, Kubota, Pall, et les membranes d'ultrafiltration céramique des sociétés Pall, Ceramem, Cometas et Inopore. La ou les étape(s) de prétraitement peut (peuvent) en 20 outre comprendre au moins une étape de filtration en profondeur. La ou les étape(s) de prétraitement peut (peuvent) en outre comprendre au moins une étape d'élimination du chlore ainsi que de l'oxygène dissous. 25 Le prétraitement permet avantageusement d'augmenter la durée de vie de l'unité d'osmose directe en éliminant les particules, les microorganismes et/ou les hydrocarbures en dispersion dans l'eau de production limitant ainsi l'encrassement du module et le colmatage des membranes. 30 Le choix des étapes de prétraitement et des unités de prétraitement à mettre en oeuvre dépend essentiellement de la composition des flux entrant dans les unités et de la spécification à atteindre pour que le flux prétraité n'endommage pas l'unité d'osmose directe.
Avantageusement, les flux prétraités ne contiennent ni particules, ni microorganismes. En outre, les flux prétraités peuvent avoir une concentration en chlore actif avantageusement inférieure à 0,1 mg/L. De plus, les flux prétraités peuvent avoir une concentration en hydrocarbures sous forme dispersée avantageusement inférieure à 5 mg/L. La membrane d'osmose mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention forme une séparation entre deux chambres à l'intérieur de l'unité d'osmose, la première chambre recevant l'eau de production, et la seconde chambre recevant l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production. La différence de pression osmotique entre les flux dans ces deux chambres est à l'origine du phénomène d'osmose directe. L'eau ayant la plus petite pression osmotique, se trouvant dans la seconde chambre, diffuse à travers la membrane d'osmose vers la première chambre. Le flux de diffusion peut être calculé selon la formule suivante : Jclif f = Lp X ( np - nm) x K dans laquelle Jdiff désigne le flux de diffusion (en L.h-1.m-2) Lp désigne la perméabilité de la membrane d'osmose (en L.h.m.bar ), flp et hM désignent la pression osmotique de respectivement l'eau de production et l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production (en bar), et K désigne un nombre compris entre 0 et 1 représentant 30 l'impact de la polarisation de concentration sur la diffusion. La différence de pression osmotique (flp UN) peut de préférence être supérieure à 10 bars (1 MPa), de façon plus préférée supérieure à 20 bars (2 MPa), et de façon encore plus préférée comprise entre 50 bars (5 MPa) et 200 bars (20 MPa). Les débits des flux dans la première chambre et dans la seconde chambre de l'unité d'osmose dépendent de la 5 composition des flux en particulier de leur pression osmotique respective. Toutefois, le débit massique de la seconde chambre peut être préférentiellement supérieur au débit de la première chambre. Avantageusement, le perméat obtenu par osmose directe constitue la totalité de l'eau 10 d'injection introduite dans la formation souterraine selon le procédé objet de l'invention. Le débit d'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production doit donc avantageusement être suffisant pour approvisionner la formation souterraine en eau 15 d'injection, sans ajout d'eau d'injection supplémentaire en aval de l'unité d'osmose directe. En sortie de l'unité d'osmose directe, le procédé objet de la présente invention permet d'obtenir deux flux : 20 - Un perméat qui correspond au flux dont au moins une partie a traversé la membrane d'osmose. Ce perméat provient du compartiment dans lequel entre l'eau de production. Ses caractéristiques physico-chimiques correspondent à celles de l'eau de production, à un facteur de dilution près. 25 - Un rétentat, qui correspond au flux n'ayant pas traversé la membrane d'osmose inverse. Ses caractéristiques physico-chimiques correspondent à celles du flux entrant dans le même compartiment de l'unité de traitement par osmose directe, à un facteur de concentration près. Typiquement, la 30 concentration du soluté indésirable est plus élevée dans le rétentat que dans le flux entrant dans le compartiment d'où provient le rétentat. Le débit du rétentat est inférieur au débit du flux entrant dans le compartiment d'où provient le rétentat.
Le rétentat peut être évacué de l'unité d'osmose directe et rejeté dans l'environnement de manière appropriée suivant la réglementation en vigueur. Le perméat est avantageusement utilisé dans le procédé 5 d'extraction d'hydrocarbures en tant qu'eau d'injection. Dans la présente invention, on entend par « eau d'injection » l'eau dont les caractéristiques physico-chimiques la rendent apte à être injectée dans la formation souterraine. Les caractéristiques physico-chimiques à 10 atteindre pour être apte à l'injection dépendent essentiellement de la nature de la formation souterraine dans laquelle se fait la réinjection. En particulier, l'eau doit généralement avoir des concentrations en sels et en matières organiques dispersées inférieures à celles contenues de l'eau 15 de production pour pouvoir être de l'eau d'injection. En particulier, le perméat obtenu en sortie de l'unité d'osmose directe peut avoir une concentration en hydrocarbures sous forme dispersée avantageusement inférieure à 5 mg/L et une concentration en particules en suspension 20 proche de 0 mg/L. La mise en oeuvre d'un prétraitement de l'eau de production, tel qu'il a été décrit ci-dessus, permet avantageusement d'éliminer les hydrocarbures en dispersion, les microorganismes et les particules, et ainsi d'atteindre 25 les spécifications requises. D'autre part, l'eau de production introduite dans l'unité d'osmose peut avoir une concentration en sulfates avantageusement inférieure à 1000 mg/L de façon plus préférée inférieure à 200 mg/L, et de façon encore plus préférée 30 inférieure à 100 mg/L. Le perméat obtenu en sortie de l'unité d'osmose directe peut avoir une concentration en sulfates avantageusement inférieure à 50 mg/L de façon plus préférée inférieure à 40 mg/L et de façon encore plus préférée inférieure à 10 mg/L. Le procédé objet de l'invention peut éventuellement 5 comprendre une étape de post-traitement du perméat obtenu en sortie de l'unité d'osmose directe, avant que celui-ci soit introduit dans la formation souterraine. Le post-traitement peut par exemple consister en une désoxygénation. La désoxygénation des eaux d'injection est couramment utilisée 10 pour éviter le développement de bactéries dans les puits pétroliers. Ainsi, le procédé objet de la présente invention permet d'obtenir une eau d'injection à partir d'une eau de 15 production et d'une eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production, sans apport d'énergie. L'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production peut être choisie parmi les eaux facilement disponibles, même 20 si celle-ci comprend un soluté indésirable, comme le sulfate. En outre, l'eau de production qui était dans l'art antérieur souvent considérée comme un sous-produit est dans le procédé selon l'invention mise à profit. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront du mode de réalisation et l'exemple décrit ci-dessous. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES 30 Sur la figure 1 est représenté un mode de réalisation du procédé de production d'eau d'injection selon l'invention. L'unité de production d'eau d'injection 1 comprend une unité d'osmose directe 2, une première unité de prétraitement 3 et une seconde unité de prétraitement 4.
Un flux d'eau de production 5 est introduit dans la première unité de prétraitement 3. Ladite unité de prétraitement 3 comprend de préférence au moins un dispositif d'ultrafiltration. Le flux d'eau de production 5 est de préférence préalablement filtré sur des préfiltres ayant un diamètre allant de 500 à 10 }gym, puis filtré sur la membrane d'ultrafiltration. Un flux 6 d'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production 5 et comprenant un soluté indésirable est introduit dans la seconde unité de prétraitement 4. De préférence, le flux 6 est un flux d'eau de mer. Ladite unité de prétraitement 4 comprend de préférence au moins un dispositif d'ultrafiltration ou un filtre en profondeur. De préférence, la première unité de prétraitement 3 et la seconde unité de prétraitement 4 sont identiques. Un flux d'eau de production prétraité 7 est obtenu en sortie de la première unité de prétraitement 3 et est introduit dans la première chambre 8 de l'unité d'osmose directe 2. Un flux prétraité 9 est obtenu en sortie de la seconde unité de prétraitement 4 et est introduit dans la seconde chambre 10 de l'unité d'osmose directe 2. La première chambre 8 et la seconde chambre 10 de l'unité d'osmose directe 2 sont séparées par une membrane d'osmose 11. La différence de pression osmotique entre les flux 7 et 9 provoque un phénomène d'osmose. Un flux d'eau exempt de tout soluté 12 diffuse à travers la membrane d'osmose 11 depuis la seconde chambre 10 vers la première chambre 8. Un perméat 13 est récupéré en sortie de la première chambre 8 de l'unité d'osmose directe 2. Ledit perméat 13 est avantageusement utilisé en tant qu'eau d'injection. Un rétentat 14 est récupéré en sortie de la seconde chambre 10 de l'unité d'osmose directe 2. Ce rétentat 14 peut être rejeté de l'unité de production d'eau d'injection 1 de manière appropriée. EXEMPLE En prenant le cas d'un site de production avec une eau de production de salinité de 200 g/L en contact avec une eau de mer à 35 g/L, il sera possible de produire 25 L d'eau de mer désulfatée par heure et par mètre carré de membrane pour 5 L/h/m2 d'eau de production (avec les membranes actuellement sur le marché et en prenant en compte que la polarisation de concentration divise le flux d'un facteur 10 par rapport à un fonctionnement en osmose inverse) soit un débit de perméat cinq fois supérieur à celui entrant dans la première chambre. En sortie, la salinité du mélange eau de production - eau de mer traitée par osmose directe sera légèrement supérieure à celle de l'eau de mer soit proche de 40 g/L pour ce cas d'étude. Pour un site produisant 15 000 m3/jour à une salinité de 200 g/L, il sera alors possible, via ce procédé, de réinjecter 75 000 m3/jour du mélange eau de production-eau de mer traitée.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'extraction d'hydrocarbures comprenant les étapes consistant à : i. extraire d'une formation souterraine un flux de production ; ii. séparer ce flux en au moins une fraction hydrocarburée et une fraction aqueuse appelée eau de production et iii. réintroduire dans la formation souterraine une eau d'injection, caractérisé en ce qu'au moins une partie de ladite eau d'injection est un perméat obtenu par mise en contact, dans une unité d'osmose directe, de part et d'autre d'une membrane d'osmose, d'au moins une partie de l'eau de production et d'une eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression de l'eau de production et comprenant un soluté indésirable.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau de mer.
- 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le soluté indésirable est l'ion sulfate.
- 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau provenant d'un aquifère, le soluté indésirable étant tout type d'ion pouvant précipiter avec un contre-ion de l'eau de production.
- 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production est de l'eau provenant d'un aquifère, le soluté indésirable étant toute molécule organique pouvant causer un impact environnemental important en cas d'injection.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à prétraiter l'eau de production dans une première unité de prétraitement avant de l'introduire dans l'unité d'osmose directe.
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce la première unité de prétraitement comprend une unité d'ultrafiltration.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à prétraiter l'eau ayant une pression osmotique inférieure à la pression osmotique de l'eau de production dans une seconde unité de prétraitement avant de l'introduire dans l'unité d'osmose directe.
- 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce la seconde unité de prétraitement comprend une unité d'ultrafiltration.
- 10. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la première unité de prétraitement et la seconde unité de prétraitement sont identiques.
- 11. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la concentration en sulfate dans l'eau de production introduite dans l'unité d'osmose directe est inférieure à 1000 mg/L, de façon préférée inférieure à 200 mg/L, et de façon plus préférée comprise entre 0 et 100 mg/L.
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Legal Events
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Effective date: 20170630 |