OA10141A - Procédé de stabilisation des pétroles bruts bruts à la sortie du puits d'extraction et son dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Description

PROCEDE DE STABILISATION DES PETROLES BRUTS

A LA SORTIE DU PUITS D‘EXTRACTION

ET SON DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE W0 10 15

La présente invention concerne un procédé destabilisation des pétroles bruts à la sortie du puitsd’extraction et le dispositif de mise en oeuvre du procédé.

On entend par procédé de stabilisation des pétrolesbruts l’opération qui consiste à ramener la pression enécoulement du pétrole brut en sortie de puits, comprise,généralement entre 10 et 100 bars à la pressionatmosphérique, en respectant une tension de vapeur Reid del'ordre de 0,69 bar à 38°C déterminée par la norme API D323tout en limitant les pertes à l'atmosphère en hydrocarbureslégers notamment les hydrocarbures en C3+, c'est-à-dire 20 25 30 constitués de trois à sept atomes de carbone communémentappelés C3, C4, C5, Cg etCy. Bien entendu par un tel procédé, on cherche à maximiser la production de pétrole brut enessayant de récupérer le maximum de 03+ mais en obtenant unpétrole brut stabilisé qui ne dégaze pas ou très faiblement..

Actuellement, pour stabiliser un pétrole brut sur unchamp pétrolifère, on utilise un procédé mettant en oeuvreplusieurs flashs successifs. il s'agit d'un procédé dedécompression en plusieurs étapes permettant d'abaisser lapression du pétrole brut qui s'accompagne principalementd'un dégazage pas toujours contrôlable des hydrocarbures lesplus légers en C3-, c'est-à-dire des hydrocarbures constituésde moins de trois atomes de carbone soit C3, C2 et C1.

Cependant, par flashs successifs, il estdégazer le pétrole brut en se limitanthydrocarbures en C3-, il y a d'hydrocarbures en C34· dans récupérés et des hydrocarbures en C3- restent dilués dans le pétrole brut. Ce procédé par flashs ne permet pas de séparersélectivement des hydrocarbures C3- du pétrole brut sans impossible deseulement auxfatalement des entraînementsles gaz qui ne sont pas 35 déçrazer d'autres produits à plus forte valeur ajoutée, La 2 présence de C3* dans le pétrole brut stabilisé le rend plus sensible aux variations de température et de pression lorsdes opérations ultérieures, puisque ceux-ci, les C3', peuventse dégazer de façon intempestive.

Ce problème du dégazage ultérieur du pétrole brut,notamment lors de son stockage ou de son transport, soit parbé'teau soit par pipe-line, peut être à l'origine dedifficultés nombreuses et surtout d'accidents possibles.

Le but de la présente invention est donc d’obtenirun pétrole brut stabilisé dans lequel on va récupérer unmaximum d'hydrocarbures en c.t+, c ’ est-à-dire leshydrocarbures de C4 à C7, généralement. non totalisent récupérés par les techniques connues de i'homme du métier- etajuster la quantité d'hydrocarbures en C3 en vue d'obtenirla tension de vapeur Reid optimale pour son stockage ou sontransport ultérieur.

La présente invention a donc pour objet un procédéde stabilisation des pétroles bruts à la sortie du puitsd'extraction caractérisé en ce qu'il comprend au moins uneétape de séparation consistant à distiller sous pression lepétrole brut natif provenant du puits d'extraction dans au moins une colonne à distiller, en au moins deux coupes dontune coupe gazeuse d'hydrocarbures de C-, à C5 récupéi êe en tête de colonne, et une coupe de pétrole brut stabilisérécupérée au-dessous du point d’injection du. pétrole brutdans la colonne.

Dans un premier mode de réalisation de 1'inventionlorsque le pétrole brut natif est distillé en deux coupes,la coupe de pétrole brut stabilisé, est soutirée en fond decolonne.

Dans le procédé de la présente invention, ladistillation se fait de façon classique connue de l'homme dumétier, que la colonne soit garnie de plateaux ou comprennedes garnissages. Ainsi, on va créer un reflux liquide entête de colonne et un flux ascendant de vapeur, à contre-courant du reflux liquide, en fond de colonne.

Cependant, contrairement à la technique connue, aulieu de condenser la totalité de la coupe gazeuse avant de MO »5/04 10 15 20 25 30 la réinjecter en tête de colonne pour créer le reflux,celle-ci va être séparée sélectivement en deux fractions,l'une constituée des hydrocarbures légers en C3‘, l'autre deshydrocarbures en C4, C5, et une partie des hydrocarbures en C3. Seule la fraction contenant les hydrocarbures en C4 et C5est récupérée puis condensée et enfin réinjectée en tête decolonne. Cette séparation sélective en deux fractionsd'hydrocarbures en C3‘ et, en C4 et C5, est obtenue notamment par cryogénie, par adsorption/désorption, par séparation desgaz sur membrane et/ou par tout autre moyen permettant uneséparation sélective de ces gaz.

Parallèlement, pour créer le flux de vapeurascendant, on réinjecte en fond de colonne, une partie dupétrole brut stabilisé soutiré en fond de colonne aprèsvaporisation de ce dernier.

Dans cette configuration, la partie de la colonne située au-dessus du point d’injection du pétrole brut natifa pour fonction de séparer les hydrocarbures de Ci à C5 des hydrocarbures plus lourds. La partie de la colonne située en-dessous de ce dit point d'injection a pour fonctiond'éliminer les hydrocarbures en C1, C2 et une partie des C3du pétrole brut, ce qui permet l'ajustement de la tension devapeur du pétrole brut stabilisé.

Cependant, pour éviter tous problèmes liés à laforte décompression du pétrole brut natif sortant du puits àl'intérieur de la colonne, le procédé selon l'inventioncomprendra avantageusement au moins une étape dedécompression, avant l'étape de séparation. Cette étape dedécompression consistera à dégazer partiellement ledit pétrole brut natif, à absorber essentiellement leshydrocarbures de C4 à C7, vaporisés* au cours du dégazage, dcins un liquide d'absorption hydrocarboné stable à la pression et la température de l'enceinte, à mélanger ce ditliquide d'absorption chargé des hydrocarbures de C4 à C7 récupérés au pétrole brut dégazé, et à décanter une partiede l'eau de gisement extraite du puits avec ledit pétrolebrut natif. 35 4 VZO 95/04U6

Les différentes opérations peuvent se produire simultanément dans une même enceinte ou dans des enceintes séparées.

Dans cette étape de décompression selon l'invention,5 le pétrole brut est décompressé pour un taux dedécompression correspondant au rapport de la pressiond'entrée sur la pression de sortie du pétrole brut compris entre 1 et 7.

Dans le procédé de l'invention, on introduit leIC liquide d'absorption à contre-courant du flux gazeux pourpiéger les hydrocarbures de C4 à C7 dégazés lors de la décompression du pétrole brut.

Le liquide d'absorption selon l'invention est unhydrocarbure du groupe constitué’ par les coupes de 15 distillation du pétrole brut stabilisé et le pétrole brutstabilisé lui-même.

Dans un second mode préféré de l'invention, pour unprocédé de stabilisation comprenant à la fois une étape dedécompression et une étape de séparation, le pétrole brut 20 natif entrant dans la colonne est distillé en au moins troiscoupes, une coupe gazeuse d'hydrocarbures de C·] à C5 soutirée en tête de colonne, puis une coupe de pétrole brut stabilisésoutirée dans la partie médiane de la colonne et enfin unecoupe lourde d'hydrocarbures, soutirée en fond de colonne et 25 constituée majoritairement d'hydrocarbures ayant au moinshuit atomes de carbone par molécule.

Dans cette dernière coupe lourde, on peut tolérer laprésence d'hydrocarbures plus légers en C6 et en Cy.

Dans ce mode préféré, comme lorsqu'il n'y avait pas30 d'étape de décompression, la coupe gazeuse est fractionnéede façon à pouvoir créer en tête de colonne un refluxlicjuide d'hydrocarbures en C4 et en C5 contenant un peu d'hydrocarbures en C3.

Une partie de la coupe lourde d'hydrocarbures35 soutirée est vaporisée, puis réinjectée dans la colonne envues de créer le flux de vapeur ascendant nécessaire au bonfonctionnement de la colonne à distiller. Cette coupelourde, soutirée en fond de colonne, est, pour sa presque 5

' A

WO 9-W 10 15 20 30 totalité, avantageusement recyclée comme liquided’absorption pour l'étape de décompression, ce qui évitetoute consommation de produit supplémentaire générateur decoûts opératoires supplémentaires.

Afin d'avoir un ajustement de la tension vapeur dupétrole brut stabilisé, on peut éventuellement vaporiser unepartie du pétrole brut stabilisé qui sera réinjecté au-dessus du point de soutirage de ce dernier.

Que l'étape de distillation soit précédée ou nond'une étape de décompression du pétrole brut natif, lapression minimale à l'intérieur de la colonne dedistillation est choisie de façon à éviter d'atteindre, unetempérature inférieure à 0°C en tête de colonne. La pressioninterne de la colonne sera généralement comprise entre 4bars et 15 bars.

Un autre objet de l’invention est le dispositifmettant eri oeuvre ledit procédé. Ce dispositif estcaractérisé en ce qu'il comporte au moins une colonne àdistiller comprenant une conduite amenant la charge de pétrole brut à distiller, et au moins deux conduites desoutirage, l'une pour la coupe gazeuse d'hydrocarbures en C4et en C5, contenant une partie d'hydrocarbures en C3 en tête de colonne et l'autre, pour la coupe de pétrole brut au-dessous du point d'injection du pétrole brut natif dans lacolonne.

Cette colonne de distillation est raccordée en têtede colonne, à au moins un circuit de séparation sélectivepar la conduite de soutirage de la coupe gazeuse et par une conduite d'injection des hydrocarbures liquidesmajoritairement en C4 et C5, située au-dessous du point de

J soutirage de ladite coupe gazeuse dans la colonne.

Le circuit de séparation sélective comprendavantageusement au moins un séparateur sélectifd'hydrocarbures gazeux choisi dans le. groupe des séparateursconstitué par les groupes cryogéniques, les réacteursd'adsorption/dêsorption, les séparateurs à membranessélectives, et au moins un condenseur gaz/liquide. 35 95/0-’· 6

Le circuit de séparation sélective: préféré del'invention comporte au moins un réacteurd'adsorption/désorption rempli d'au moins un adsorbantchoisi dans le groupe constitué par les; charbons actifs, lesrésidus lainiers et les tamis moléculaires.

Dans un mode particulier de réalisation dudispositif de l'invention, le circuit comprend au moins deuxréacteurs à charbon actif fonctionnant alternativement pourla mise en oeuvre en continu du procédéd'adsorption/désorption des gaz, comme réacteur adsorbeursélectif des; gaz ou comme réacteur désorbeur. Pour accélérerla désorption, un courant de vapeur est envoyé sur lecharbon actif, ce qui nécessite une phase supplémentaire deséchage de celui-ci. Comme la somme des temps de désorptiondes; gaz et de séchage du charbon actif est au plus égale autemps d'adsorption de ceux-ci, les opérations de désorptionet de séchage du premier réacteur se produiront aisémentpendant que les gaz s'adsorbent sur Le charbon actif dudeuxième réacteur.

Dans le but d'éliminer toute trace d'hydrocarburesen C3 dans les hydrocarbures recyclés en tête de colonne, on disposera avantageusement en aval dudit séparateur sélectifsur le circuit ramenant des hydrocarbures en C4 et C5, uneunité dite dépropaniseur pour ajuster la qualité du recycleaux besoins du procédé.

Le présent dispositif, selon l'invention, comprendavantageusement en amont de la colonne de distillation uneunité de décompression partielle du pétrole brut natif,constituée par une enceinte en forme de ballon ovoïdecomprenant dans sa partie supérieure un appendice comparableà une mini-colonne de distillation d'au moins deux plateauxthéoriques, ladite enceinte comportant une conduite d'entréedu pétrole brut natif, une conduite d'évacuation de l'eaudécantée dans sa partie inférieure, une conduite de sortiedu pétrole brut décompressé, additionné du liquided'absorption chargé d’hydrocarbures de C4'à C7, une conduite d'évacuation des hydrocarbures légers, majoritairement deshydrocarbures en Ci et C2, à l'extrémité supérieure de WO 95/04 π 10 15 20 l’appendice,, et une conduite d'entrée du liquided'absorption.

Dans un autre mode de réalisation du dispositif, onpeut remplacer l'unité de décompression partielle du pétrolebrut natif par un circuit de décompression partiellecomprenant un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend enamont de la colonne de distillation un circuit dedécompression partielle du pétrole brut natif constitué parune enceinte de décompression du pétrole natif reliée parune conduite d'évacuation des gaz à une colonne deséparation-absorption des hydrocarbures de Cx à C7 dégazéscomprenant une conduite de sortie des gaz de Cx à C3, une conduite d'entrée du liquide d'absorption et une conduite desortie du liquide d'absorption chargé en hydrocarbures de C4à C7, et par une conduite d'évacuation du pétrole brutdécompressé à une enceinte mélange/décantation comprenantune conduite d'entrée du liquide d’absorption chargé enhydrocarbures de C4 à C7, une conduite de sortie de l’eaudécantée et une conduite de sortie du mélange pétrole brut-liquide d'absorption à distiller.

Dans un premier mode de réalisation du dispositif,du pétrole brut stabilisé estLa colonne de distillation est la conduite de soutiragesituée en fond de colonne, alors raccordée en fond de colonne, à un circuit de recycle 25 d'une partie du pétrole brut stabilisé équipé d'unrebouilleur par la conduite de soutirage du pétrole brutstabilisé et par une conduite d'injection du pétrole brutvaporisé, située au-dessus de ladite conduite de soutirage.

Dans un second mode de réalisation du dispositif 30 selon l'invention, la colonne à distiller comprend au moinstrois conduites de soutirage, une pour la coupe gazeuse entête de colonne, une pour le pétrole brut stabilisé dans lapartie médiane de la colonne, et enfin une pour la coupelourde d'hydrocarbures en fond de colonne. Dans ce 35 dispositif préféré, la conduite de sortie de ladite coupelourde est reliée à la conduite d'entrée du liquided’absorption dans l'enceinte de l'unité de décompression, 8 95/04* ' pour recycler la coupe lourde d'hydrocarbures comme liquided·absorption.

Dans ce mode particulier du dispositif de11 invention, la colonne à distiller est reliée, en tête decolonne, à un circuit de séparation sélective de la coupegazeuse par les conduites de. soutirage et d'injecrionprécédemment décrites, et, en fond de colonne, à un circuitde recycle comprenant un rebouilleur par la conduite desoutirage de ladite coupe lourde et par une conduited'injection située au-dessus de ce point de soutirage.

Eventuellement, on peut relier la colonne dans sapartie médiane à un circuit de recycle de pétrole brutstabilisé équipé d'un rebouilleur par une deuxième conduitede soutirage située au même niveau que la conduite desoutirage du pétrole brut stabilisé, et par uns conduited'injection du pétrole brut vaporisé située au-dessus decette dite deuxième conduite de soutirage. Ce recycle depétrole brut stabilisé vaporisé permet d'améliorerl’économie du procédé de stabilisation selon l'invention. Cerecycle a pour effet de chauffer la charge du mélangepétrole brut/liquide d'adsorption entrant dans la colonne.Dans un mode particulier de réalisation du dispositif del'invention, en vue de limiter la consommation d'énergiepour la vaporisation de la coupe lourde dans le rebouilleurdu circuit de recycle, on peut avantageusement remplacer lesplateaux ou le garnissage présents dans la partie médiane dela colonne, au-dessus du point de soutirage du pétrole brutstabilisé, par un dispositif d'échanges de matière et dechaleur qui a la même fonction de séparation que lesplateaux ou que le garnissage mais qui permet en outre de d réchauffer la charge dans la colonne.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, ledispositif comprend en outre au moins deux échangeurs, lepremier étant placé sur la conduite amenant le liquided'absorption dans l'enceinte de décompression aux fins de lerefroidir au maximum et le second sur la conduited'évacuation du pétrole brut stabilisé pour ramener cedernier à la température requise de stockage. r Ί

WO 95 W 10 15

Le procédé selon l'invention ainsi que sondispositif seront facilement transposables par l'homme dumétier au traitement des champs de condensât qui sont pourl’essentiel des gisements gazeux contenant des hydrocarburesde Ci à C4. Dans ces champs, on ne cherche pas la stabilisation des fluides mais une récupération descondensats liquides d'hydrocarbures de C4 à Cs- Bien entendu,dans le procédé combinant une étape de décompression àl'étape de distillation une coupe hydrocarbonée distillantentre 200 et 300°C, de préférence du gasoil, sera introduitedans les fluides à distiller et recyclée comme liquided'adsorption

Pour éclairer le procédé de l'invention et ledispositif de mise en oeuvre y afférent, nous nous proposonsde décrire les figures 1, 2 et 3 ci-après. présente 20 un premier un circuit un second dispositif de de séparation dispositif de ce la 25

La figure 1 1'invention.

La figure 2 présentesélective du dispositif.

La figure 3 présente1'invention.

Le dispositif de la figure :i comprend une unitédécompression 1 du pétrole brut natif arrivant par conduite 3, et une colonne à distiller 2 dimensionnée pouravoir de 10 à 30 plateaux théoriques, raccordée à l'unité 1par la conduite 7. L'unité 1 est une enceinte fermée,constituée par un ballon la surmonté d'une mini-colonne lb,dimensionnée pour au moins deux plateaux théoriques.

Le pétrole brut natif détendu par l'intermédiaire dela vanne 4 et pénétrant dans le ballon la par la conduite 3,est décomprimé. Sous l'effet de la décompression, une partiedes hydrocarbures de C4 à C7 est vaporisée et entraînée dans la mini-colonne lb où ces hydrocarbures sont séparés. Unepartie des hydrocarbures de C4 à C7 retombent ainsi dans le ballon la. Pour récupérer la totalité de ces hydrocarburesde C4 à C.'7, un liquide hydrocarboné, appelé liquided'absorption, stable à la température et à la pression del'enceinte 1, est injecté à contre-courant du flux gazeux, 35 W'’ ο'ΐ/Π'·" près du point d'évacuation des hydrocarbures er. Ci et C2 noncondensables, via la conduite 6, à la tête de la mini-colonne par la conduite 8- En retombant dans le ballon la,le liquide d'absorption se mélange au pétrole brut et à 5 l'eau de gisement non décantée, l'ensemble étant évacué del'enceinte: 1 par la conduite 7. L'eau décantée dans leballon la est évacuée par la conduite 5. A la sortie de l'enceinte 1, le mélange eau/pétrolebrut/liquide d'absorption pourra traverser un échangeur 27 10 permettant d'abaisser la température du mélange avant sonentrée dans la colonne de distillation 2.. En tête decolonne, la coupe d'hydrocarbures de C-| à C5 est évacuée par la conduite 11 puis envoyée dans une unité de séparationsélective 13 qui va permettre de récupérer: tous les 15 hydrocarbures condensés en C4 et C5 et une partied'hydrocarbures en C3 qui vont être dirigés vers un ballontampon 16 via la conduite 15, puis réinjectés en tête decolonne via la conduite 18 afin de; créer un reflux liquidedans cette; dernière. Une vanne judicieusement placée sur la 20 conduite 11 permet de réguler la pression interne de la colonne à distiller 2. Parallèlement, les hydrocarbures enCj et C2 et le reste des hydrocarbures en C3 non récupérés sont évacués de l'unité de séparation 13 via Ici conduite 14pour être par exemple brûlés à la torche. 25 Dans la partie médiane de la colonne 2, on évacue le pétrole brut stabilisé par la conduite de soutirage S, puison abaisse sa température en le. faisant traverserl'échangeur 10 pour le ramener à une température admissiblepour son stockage. Cependant, pour ajuster Ici tension de 30 vapeur du pétrole brut stabilisé, un deuxième soutirage dupétrole brut stabilisé est fait au même niveau que leprécédent, via la conduite 24. Le pétrole traverse unrebouilleur 25 dans lequel il se vaporise partiellement,avant d'être réinjecté dans la colonne 2 au-dessus de son 3 5 point de soutirage via la conduite 26. La réinjection du pétrole brut partiellement vaporisé permet d'obtenir unemeilleure séparation d'avec les hydrocarbures légers en Ci etC;> susceptibles d'y être encore piégés. En fond de colonne, V/0 95/04 la. coupe lourde d'hydrocarbures est soutirée via la conduite12 puis dirigée vers le rebouilleur 19 pour y êtrepartiellement vaporisée. Les vapeurs hydrocarbonées sontréinjectées dans la colonne 2 via la conduite 20 tandis que 5 la coupe lourde stable thermiquement est récupérée par laligne 21 et recyclée comme liquide d'absorption dans lamini-colonne lb de l'enceinte 1 via l'échangeur 22, la pompe23 puis la conduite 8. Cette vaporisation partielle deladite coupe permet d'obtenir une coupe de pétrole brut 13 stabilisé, de composition parfaitement maîtrisée.

Dans la figure 2, nous avons une représentation d'une unité de séparation comprenant trois réacteurs 13a,13b et 13c, remplis de charbon actif, chacun d'entre euxcorrespondant à une étape de traitement différente. 15 Ainsi, le réacteur 13a correspond à une phase d’adsorptian des hydrocarbures de Ct à C5 soutirés de la colonne de distillation 1 via la conduite 11, le réacteur13b correspond à une phase de désorption à la vapeur deshydrocarbures piégés sur le charbon actif et. le réacteur 13c 2 3 correspond à une phase de séchage du charbon actif par les hydrocarbures gazeux secs, non piégés précédemment sur lecharbon actif, c'est-à-dire les hydrocarbures en C1 et C2.

Lors de l'adsorption des hydrocarbures, ceux-ciarrivent sur le réacteur 13a via la conduite 11 : les vannes 25 placées sur les autres lignes d’accès à celui-ci, 11b etlie, sont fermées. Seuls, les hydrocarbures en C3* ,préférentiellement ceux en C5, puis ceux en C4, et enfinpartiellement ceux en C3 seront piégés sur le charbon actif,tandis que les hydrocarbures gazeux en Ci et C2 non piégés 3 0 par le charbon actif seront évacués via la ligne 31a pourrejoindre la ligne 31 et être recyclés, après réchauffagedans l'échangeur 32, pour le séchage du charbon actif duréacteur 13c via la ligne 33c, les vannes des lignes 33a et33b d'accès aux réacteurs 13a et 13fc étant fermées.

Au cours de la désorption, la ligne 30 amène de lavapeur générée par exemple par une chaudière, sur le charbonactif du réacteur 13b via la ligne 30b, les vannes deslignes 30a et 30b d’accès aux réacteurs 13a et 13b étant 35 W{ 95/043.x 12 .1 fermées. Sous l'action de la vapeur, les hydrocarburesabsorbés se désorbent, préférentiellement ceux en C3, puisceux en C4 et enfin ceux en C5 et se dirigent via la ligne15b dans le conduit 15. Ils traversent un condenseur 34 puis 5 sont introduits dans le ballon de décantation 3 6 où lescondensats sont évacués via la ligne 3 5 vers une unité detrêiitement des eaux. Les hydrocarbures en Ci et C2 résiduels sont envoyés via la ligne 14 ’ à la ligne 14 conduisant à latorche, et les hydrocarbures en 03+ liquides sont renvoyés 10 vici la conduite 17 vers le ballon tampon 16. Les vannes, deslignes 14b et 31b sont fermées.

Pour sécher le charbon actif du réacteur 13c, leshydrocarbures gazeux secs recyclés arrivant dans le réacteur13c: via la ligne 33c sont évacués via la ligne 14c, les 15 vannes des lignes 15c et 3.1c étant fermées. Ils sontconduits vers la ligne 14 pour être brûlés à la torche.

Lorsque la phase d'adsorption dans le réacteur 13aest terminée, celle-ci étant généralement la plus longue, oncommence la phase de désorption des hydrocarbures. Au même 20 moment commence dans le réacteur 13b, le séchage du charbonactif et dans le réacteur 13c, l'adsorption deshydrocarbures gazeux provenant de Ici colonne à distiller 2.Pour ce procédé d'adsorption/désorption, il suffit depermuter les phases dans les réacteurs pour comprendre 25 comment le procédé fonctionne en continu.

Le dispositif de la figure 3 comprend un circuit de décompression comprenant une enceinte de décompressionpartielle 31 reliée d’une part à la conduite d'arrivée 3 dupétrole brut natif et d'autre part à une colonne de 30 séparation-absorption 35 des hydrocarbures de Cx à C7dégazés et à une enceinte de mélange / décantation 38,ladite colonne 35 ôtant elle-même raccordée à laditeenceinte 38, et une colonne à distiller 2.

Le pétrole brut natif arrivant par la conduite 3 est 35 détendu dans l'enceinte de décompression partielle 31. Les hydrocarbures de C4 à C7 sont vaporisés et entraînés avec les hydrocarbures légers de C3 à C3 via la conduite de sortie vers la colonne de séparation-absorption 35 qui 12

WO ?*Z(M traverse l’échangeur 33a et la vanne 33b. Dans laditecolonne 35, les hydrocarbures de Cx à C3 sont évacués par laconduite de sortie 36, le liquide d'absorption est introduitpar la conduite d'entrée 48 et enfin, le liquide 5 d'absorption chargé des hydrocarbures de C4 à C7 récupérésest évacué par la conduite de sortie 37 reliée à la conduited'entrée à l'enceinte de mélange / décantation 38.

Le pétrole brut partiellement décompressé dansl'enceinte 31 est envoyé via la conduite 3 2 dans l'enceinte 10 de mélange / décantation 38 où il est mélangé au liquided'absorption chargé en hydrocarbures de C4 à C7 puis évacuévia la conduite 7.

De l'eau native décantée est évacuée par la conduite34 de l'enceinte 31 et par la conduite 39 de l'enceinte 38. 15 A la sortie de l'enceinte 38, le mélange eau/pétrole brut/liquide d'absorption traverse un échangeur 27 pourabaisser la température du mélange avant son entrée dans lacolonne 2.

En tête de colonne 2, la coupe d'hydrocarbure de C3 20 à C5 est évacuée par la conduite 11 puis envoyée dans une unité de séparation sélective 13 comprenant une conduite 14d'évacuation des hydrocarbures de C3 à C3 et une conduite 15ramenant les hydrocarbures condensés en C4 et C5 chargés encore d'hydrocarbures en C3 vers un dépropaniseur 45. La 25 majeure partie des hydrocarbures en C4 et C5 purifiés sontréinjectés en tête de colonne via les conduites 41 puis 18.

Le dépropaniseur fonctionnant comme une colonne àdistiller comprend un circuit de rebouillage (conduite 50,rebouilleur 50a) en fond de dépropaniseur et un circuit ce 30 recycle raccordé par les conduites 46 et 47a à la tête dudépropaniseur comprenant un aéroréfrigérant 46a.

Le pétrole brut stabilisé est récupéré en fond decolonne 2 via la conduite 28 reliée d'une part à un circuitde rebouillage via la conduite 40, comprenant un rebouilleur 35 40a.

Une partie de ce pétrole brut stabilisé de la conduite 28 est détendue au moyen de la vanne 42 provoquant la vaporisation partielle des hydrocarbures de* C3 à C8, puis 14 C4 venant du l‘utilisât i.on elle est envoyée dans l’enceinte 43 où les phases vapeurs etliquides sont séparées. La phase vapeur, retournée via laconduite 41b rejoint le pétrole brut stabilisé directement,récupéré en fond de colonne 2 via les conduites 28 puis 41a,pour être évacué par la conduite 41.

Une autre partie du pétrole brut stabilisé évacué del’enceinte 43 via la conduite 44 est recyclée dans lacolonne 35 comme liquide d’absorption. Elle peut êtrepartiellement chargée en hydrocarbures de C2 à dépropaniseur 45 via la conduite 47b,

Dans ce dispositif selon la figure. 2 , d’un dépropaniseur 4 5 est particulièrement avantageuse ρΆ::ti-que seuls sont de retour dans la colonne à distiller 2 leshydrocarbures intéressants et. qu’il permet en outre delimiter la taille de l’unité de séparation sélective. Parailleurs, ce dépropaniseur 45 apporte une bonne flexibilitépermettant cle produire soit uniquement du pétrole brut, soitsimultanément des gaz liquéfiés et du pétrole brut.

Afin de vérifier les performances du procédé selonl’invention, un exemple est donné ci-après à titre nonlimitatif. EXEMPLE :

Le présent exemple vise à comparer J edu procédé selon l’invention avec ceiies ceantérieure mise en oeuvre.

Pour la technique mise en oeuvre antérieurement àl’invention, on installe à la sortie du puits d’extraction,un système d’au moins trois ballons de flash permettant dedécomprimer le pétrole brut natif, avec des départs devapeurs de décompression chargées essentiellement de gaztels que l’azote, le gaz carbonique et d'hydrocarbures en Ciet C2 pour le premier ballon,, d'hydrocarbures plus lourds perfore ;esla technique pour les autres ballons. Si on prend le cas particulier duchamp de Palanca, le pétrole brut natif sort avec unepression de 40 bars, à une température d'en/iron 48°C et undébit d'environ 350t/h (tonne/heure). Dans le premier ballonde décompression, la pression est ramenée à 2 7 bars, les gazvaporisés sont évacués du ballon, puis conduits à la torche

Claims (32)

17 WG REVENDICATIONS 1- - Procédé de stabilisation d'un pétrole brut, à la sortie d'un puits caractérisé en ce qu'il comprend au moins une5 étape de séparation consistant à distiller sous pression ledit pétrole brut dans au moins une colonne àdistiller, en au moins deux coupes, dont une coupegazeuse d'hydrocarbures de Ci à C5 récupérée en tête decolonne, et une coupe de pétrole brut stabilisé 10 récupérée au-dessous du point d'injection du pétrole brut natif dans la colonne.

2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce quele pétrole brut natif est distillé en deux coupes, 15 ladite coupe gazeuse en tête de colonne et la coupe de pétrole brut stabilisé en fond de colonne.

3- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en cequ'une partie de la coupe de pétrole brut stabilisé est 20 vaporisée puis réinjectée en fond de colonne.

4- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce quela coupe gazeuse est séparée sélectivement en deuxfractions, l'une constituée des hydrocarbures légers en 25 C3-, l'autre des hydrocarbures en C4, C5 et une partie des hydrocarbures en C3.

5- Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce queseule la fraction contenant les hydrocarbures en C4 et 30 C5 est récupérée, puis condensée et enfin réinjectée en tête de colonne.

6- Procédé selon l'une des revendication 4 et 5 caractériséen ce que la séparation sélective de la coupe gazeuse 35 e:st obtenue par une méthode choisie dans le groupe constitué par la cryogénie, 1'adsorption/désorption, la séparation des gaz sur membrane et par toute autre méthode permettant une séparation sélective de ces gaz- ο WO 95/04 i 10 15 20 25 30 18

7 - Procédé selon l’une des revendications 4 et 5caractérisé en ce que la fraction contenant deshydrocarbures de C3 & C5 est dépropanisêe.

8- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que,préalablement à l'étape de séparation, il comprend au moins une étape de décompression du pétrole brut natif * sortant du puits consistant à dégazer partiellement cedit pétrole brut natif, à absorber essentiellement leshydrocarbures de C4 à C7 vaporisés dans un liquide d’absorption, à mélanger ce dit liquide d'absorptionchargé en hydrocarbures de C4 à C7 au dit pétrole dégazéet à décanter une partie de 1'eau de gisement extraitedu puits avec ledit pétrole brut natif.

9- Procédé selon les revendications 1 et 8 caractérisé ence que les opérations de dégazage, d'absorption, demélange et de décantation se produisent simultanémentdans une même enceinte, ou dans des enceintes séparées.

10- Procédé selon les revendications 1, 8 et 9 caractérisé en ce que le pétrole brut natif est décompressé pour untaux de décompression compris entre 1 et 7.

11- Procédé selon l'une des revendications 1, 7 et 8 caractérisé en ce qu'on introduit le liquide d’absorption à contre-courant du flux gazeux pour piégerles hydrocarbures de C4 à C7 dégazés lors de ladécompression du pétrole brut natif.

12- Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce quele liquide d'absorption est un hydrocarbure du groupeconstitué par les coupes de distillation du pétrole brutstabilisé ou le pétrole brut stabilisé.

13- Procédé comprenant une étape de décompression suivie parune étape de séparation se)on l'une des revendications 1à 12, caractérisé en ce que le pétrole brut natif 35 WC' '1/1 / ‘ Λ A 19 ·· entrant dans la colonne de distillation est distillé enau moins trois coupes, une coupe gazeuse d’hydrocarburesde Ci à C5 soutirée en tête de colonne, puis une coupe depétrole brut stabilisé soutirée~dans la partie médiane 5 de la colonne, et enfin une coupe lourde d'hydrocarbures, soutirée en fond de colonne, constituéemajoritairement d'hydrocarbures ayant au moins huitatomes de carbone par molécule.

14- Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'une partie de la coupe lourde d'hydrocarbures estvaporisée puis réinjectée en fond de colonne.

15- Procédé selon l'une des revendications 13 et 14 15 caractérisé en ce que ladite coupe lourde est recyclée comme liquide d'adsorption dans l'étape dedécompression.

16- Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que 20 une partie de la coupe de pétrole brut stabilisé est vaporisée et réinjectée dans la partie médiane de lacolonne au-dessus de son point de soutirage.

17- Procédé selon l'une des revendications 1 à 16 25 caractérisé en ce que la pression interne de la colonne de distillation est comprise entre 4 bars et 15 bars.

18- Dispositif mettant en oeuvre le procédé selon larevendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au 30 moins une colonne à distiller (2) comprenant une conduite d'arrivée (7) de la charge de pétrole brut àdistiller, et au moins deux conduites de soutirage pourla coupe gazeuse d'hydrocarbures en tête de colonne(11) , et pour la coupe de pétrole brut (9) en dessous du 35 point d'injection du pétrole brut natif dans la colonne.

19- Dispositif selon la revendication 18 caractérisé en ceque la colonne est raccordée en tête de colonne à au 20 r /t ‘5 moins un circuit de séparation sélective (13) par laconduite de soutirage (11) de la coupe gazeuse et parune conduite d'injection des hydrocarbures liquides (18)majoritairement en C4 et C5, située en-dessous du pointde soutirage de ladite coupe gazeuse dans la colonne.

20- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ceque la conduite de soutirage du pétrole brut stabilisé(9) est située en fond de colonne. 10

21- Dispositif selon la revendication 20 caractérisé en ceque la colonne de distillation (2) est raccordée en fondde colonne à un circuit de recycle d'une partie dupétrole brut stabilisé, équipé d'un rebouilleur, par la 15 conduite de soutirage du pétrole brut stabilisé (9) et par une conduite d'injection du pétrole brut vaporisée,située au-dessus de ladite conduite de soutirage.

22- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce 20 que le circuit de séparation sélective comprend au moins un séparateur sélectif d'hydrocarbures gazeux (13a ou13b ou 13c) choisi dans le groupe des séparateursconstitué par les groupes cryogéniques, les réacteursd'adsorption/désorption, Les séparateurs à membranes 25 sélectives, et au moins un condenseur gaz liquide.

23- Dispositif selon la revendication 22 caractérisé en ceque le circuit de séparation sélective comporte au moinsun réacteur d'adsorption/désorption (13a ou 13b ou 13c) 30 rempli d'au moins un absorbant choisi dans le groupe constitué par les charbons actifs, les résidus lainierset les tamis moléculaires.

24- Dispositif selon l'une des revendications 22 à 23 35 caractérisé en ce que le circuit de séparation sélective comprend au moins deux réacteurs à charbon actif (13a, 13b ou 13c) fonctionnant alternativement pour la mise en 21 9' «f oeuvre en continu des phases d'adsorption et dedésorption des hydrocarbures.

25- Dispositif selon l'une des revendications 22 à 24caractérisé en ce qu'il comprend en aval dudit circuitde séparation sélective au moins un dépropaniseur.

26- Dispositif selon l'une des revendications 13, 19, 22 à 25 caractérisé en ce qu'il comprend, en amont de lacolonne de distillation (2), une unité de décompressionpartielle (1) du pétrole brut natif, constituée par uneenceinte fermée en forme de ballon ovoïde (la)comprenant dans sa partie supérieure un appendice (lb)comparable à une mini-colonne de distillation d'au moinsdeux plateaux théoriques, ladite enceinte comportant uneconduite d'entrée du pétrole brut natif (3), uneconduite d'évacuation de l'eau de gisement décantée (5)dans sa partie inférieure, une conduite de sortie (7) dupétrole brut décompressé additionné du liquided'absorption chargé des hydrocarbures de C4 à C7, et uneconduite d'évacuation (6) des hydrocarbures légers en Ciet C2 à l'extrémité supérieure de l'appendice et uneconduite d'entrée (8) du liquide, d'absorption.

27- Dispositif selon l'une des revendications 18, 19, 22 à 24 caractérisé en ce qu'il comprend en amont de lacolonne de distillation (2) un circuit de décompressionpartielle du pétrole brut natif constitué par uneenceinte de décompression (31) du pétrole natif reliépar une conduite d'évacuation des gaz (33) à une colonnede séparation-absorption (35) des hydrocarbures de c: àC7 dégazés comprenant une conduite de sortie des gaz(36), une conduite d'entrée du liquide d'absorption (48)et une conduite de sortie du liquide d'absorption chargéen hydrocarbures de C4 à C7 (37) , et par une conduite d'évacuation du pétrole brut décompressé (32) à une enceinte mélange/décantation (38) comprenant une conduite d'entrée du liquide d'absorption chargé en V/(? 22 hydrocarbures de C4 à C7 (37), une conduite de sortie de l’eau décantée (39) et une conduite de sortie (7) dumélange eau / pétrole brut ! liquide d'absorption àdistiller. 10 15

28- Dispositif selon l'une des revendications 18 et 19caractérisé en ce que la colonne à distiller comprend aumoins trois conduites de soutirage, une (11) pour lacoupe gazeuse en tête de colonne, puis une (9) pour lacoupe de pétrole brut stabilisé dans la partie médianede la colonne, et enfin une (12) pour la coupe lourded'hydrocarbures en fond de colonne.

29- Dispositif selon la revendicationque la conduite de sortie (12) 28 caractérisé en cede la coupe lourde d'hydrocarbures est reliée à la conduite d'entrée (8) du liquide d'absorption dans l'enceinte (1)décompression. de l'unité de

30- Dispositif selon l'une des revendications 28 et 29 caractérisé en ce que la colonne (2) est reliée en têtede colonne à un circuit de séparation sélective de lacoupe gazeuse par des conduites de soutirage (11) etd'injection (18), et, en fond de colonne, à un circuit 25 de recycle comprenant un rebouilleur (19), par la conduite de soutirage (12) de ladite coupe lourde et parune» conduite d'injection (20) située au-dessus de ce ditpoint de soutirage.

31- Dispositif selon l’une des revendications 28 à 30 caractérisé en ce que la colonne (2) est reliée en sapartie médiane à au moins un circuit de recycle d'unepartie du pétrole brut stabilisé, équipé d'unrebouilleur (25), par une deuxième conduite de soutirage 35 (24) disposée au même niveau que la conduite de soutirage (9) du pétrole brut stabilisé et par une conduite d'injection (26) du pétrole brut vaporisé WO 95,\ :·σ située au-dessus de cette dite deuxième conduite uesoutirage (24).

32- Dispositif selon l'une des revendications 28 à 315 caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux échangeurs, le premier (22) étant placé de préférencesur la conduite (21) amenant le liquide d'absorptiondans l'enceinte, le second (10) de préférence sur la conduite d'évacuation du pétrole brut stabilisé.