OA11280A - Procédé de destruction d'un isolant thermique rigide disposé dans un espace confiné. - Google Patents
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Description
0112 8,
PROCEDE DE DESTRUCTION D’UN ISOLANT THERMIQUE RIGIDE DISPOSEDANS UN ESPACE CONFINE
La présente invention se rapporte à un procédé dedestruction d'un isolant thermique rigide, et, plusparticulièrement, d'un tel isolant rigide mis en placeautour d'un conduit dans un espace confiné, par exemple unpuits pétrolier.
Lors de la mise en production d'un gisementpétrolier, des hydrocarbures s'écoulent dans le conduit,appelé colonne de production, depuis le fond du puitsjusqu'à la surface. Au fond du puits, la pression et latempérature sont relativement élevées, par exemple 100°C et300 bars. Lors de la remontée des hydrocarbures vers lasurface, ces pression et température décroissent avec, commerésultat que la température en sortie du puits est . parexemple de l'ordre de 30°C.
Cette baisse de température des hydrocarbures dansla colonne de production a pour effet d'accroître laviscosité et le poids de ces hydrocarbures, ce qui peutentraîner un ralentissement de leur écoulement. De plus, labaisse de température peut parfois provoquer le dépôt, surla paroi de la colonne, d'hydrates de paraffines ou devésicules de liquide, par exemple de l'eau. S'il s'accumuledans le conduit, ce dépôt peut provoquer de graves problèmesd'exploitation tels que le ralentissement des hydrocarbures,voire l'obstruction totale du conduit. Généralement, s'ilveut éviter ces risques, l'exploitant est obligé de traiterce phénomène de dépôt, soit en prévention par injection deproduit chimique inhibant le dépôt, soit en curatif enraclant ou grattant le conduit avec des équipements spéciauxou encore en le réchauffant par un moyen éventuellementdisponible. Dans tous les cas, ces opérations constituent 01 12 ο < une dépense d'argent importante. Ce type de problème seprésente également dans les conduits qui relient une tête depuits à un centre de traitement éloigné.
La mise en place d'une isolation thermique autourd'un conduit ou d'une colonne, de production, éventuellementcouplée à un système de chauffage électrique ou autre,permet de maintenir à une valeur élevée la température deseffluents lors de leur trajet, réduisant ainsi les dépôtssur la paroi de la colonne et autres problèmes associés à latempérature.
La demande de brevet français No 9801009 décrit un procédéde préparation d'un mélange injectable et gélifiable in situdans un espace confiné, par exemple l'espace annulaire d'unpuits pétrolier, à partir d'un précurseur à gélifier,contenant ou non des particules solides, d'un solvant dedilution et d'un catalyseur de gélification. Ce procédécomprend une première étape dans laquelle le solvant dedilution et le catalyseur de gélification sont mélangésensemble, et une deuxième étape dans laquelle la solutionrésultante est mélangée avec le précurseur à gélifier, lemélange ainsi obtenu étant injecté dans l'espace confiné.Selon l'invention on effectue chacune des première etdeuxième étapes dans un mélangeur statique. Ce procédépermet, par exemple, de mettre en place un manchon isolantformé d'organogel in situ dans l'espace annulaire d'un puitspétrolier. L'espace confiné peut également contenir un isolantthermique constitué par de la poudre d'aérogels ou dexérogels synthétisée ex situ et introduite dans l'espaceconfiné, par exemple au moyen d'une vis doseuse depulvérulents. Il peut également contenir des aérogelssynthétisés in situ comme décrit dans le document FR9513601.
Une fois qu'un manchon isolant rigide est disposé dans l'espace annulaire d'un puits, il peut arriver que l'on 0Ί ι ait besoin, soit de modifier les caractéristiques isolantesdu manchon en fonction de l'évolution des conditions dans lepuits, soit de procéder à une opération d'entretien sur lepuits, soit encore de retirer du puits la colonne deproduction. La présence d'un manchon isolant rigide dansl'espace annulaire du puits rend difficile voire impossiblece type d'intervention.
Afin de pouvoir procéder à de telles interventionssur un puits il est nécessaire de retirer, au préalable, lemanchon isolant rigide.
La présente invention a donc pour objet un procédéde destruction d'un isolant rigide disposé dans un espaceconfiné qui est simple et efficace et qui assure quel'isolant puisse être retiré complètement de l'espace qu'ilremplissait.
Pour répondre à cet objet, l'invention propose unprocédé de destruction d'un isolant rigide, obtenu par unprocédé du type sol-gel, et disposé dans un espace confiné,le procédé comportant l'étape d'introduire dans l'espaceconfiné un liquide basique dissolvant afin de transformerl'isolant en une phase liquide.
La présente invention permet plus particulièrementde détruire les isolants rigides formés d'organogel oud'aérogel en remplaçant une phase rigide par une phaseliquide peu visqueuse. Une application particulière del'invention concerne la destruction d'un isolant thermiquecontenu dans l'espace annulaire d'un puits de productiond'hydrocarbures.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, faite en relation aux dessins annexés, sur lesquels la figure unique est une vue schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de destruction d'un isolant rigide selon l'invention.
Comme représenté sur la figure, un puits pétrolier10 comprend une colonne de production 12 s'étendant entreune tête de puits 14, disposée à la surface du sol 16 ou,éventuellement sur une plate forme en mer, et une couche deroche pétrolifère 18. Vers son extrémité inférieure, en unpoint légèrement au-dessus d'un joint 20 disposé dans lepuits 10, la colonne de production comporte un dispositif 22permettant la circulation de fluides. Un espace annulaire 24défini entre un cuvelage 26, qui forme la paroi du puits, etla colonne de production 12, est délimité par la tête depuits 14 et le joint 20. Cet espace annulaire est remplid'un isolant rigide obtenu, par exemple, par un procédé dutype sol-gel. L'isolant rigide disposé dans l'espace annulaire 24peut être formé d'un organogel, d'un aérogel, ou d'unxérogel. Il convient de rappeler ici que, par aérogel onentend un solide micro-poreux dont la préparation de lapoudre ou des monolithes comporte généralement une étape deséchage supercritique, et par organogel on entend parexemple l'ensemble des matériaux issus de synthèse du typesol-gel à partir de précurseurs organo-métallique mais nonséché. Le terme xérogel désigne des solides poreux issusd'un procédé sol gel mais séchés sans faire appel à unprocessus supercritique. L'isolant rigide disposé dans l'espace annulaire 24sert à éviter la baisse de température qui se produitlorsque les effluents remontent de la couche de rochepétrolifère 18 vers la surface. Typiquement, sans isolant,les effluents passent d'une température de 150° à uneprofondeur de 3000m à une température d'environ 30° à lasortie 28. Cette baisse de température provoque des dépôtsde paraffines et d'autres composées sur la paroi de lacolonne de production 12. 5 01 1
Pendant la phase de production du puits, il peutêtre nécessaire de modifier les caractéristiques del'isolant afin de tenir compte de l'évolution des conditionsthermiques dans le puits. Il peut également être nécessairede procéder à une opération d'entretien sur le puits, ou, encas d'usure ou de défaillance mécanique, de retirer lacolonne de production du puits pour la remplacer. Avant depouvoir procéder à de telles interventions sur le puits ilest nécessaire de retirer l'isolant rigide disposé dans11 espace annulaire.
Afin de pouvoir retirer l'isolant rigide de l'espaceannulaire il faut d'abord le détruire en le transformant enune phase liquide peu visqueuse, ou en une suspension defaible viscosité. Pour ce faire on dispose, à la surface dusol 16, à côté de la tête de puits 14, une installationcomprenant un bac 28, destiné à contenir un liquide basiquedissolvant. Par liquide basique dissolvant on entendgénéralement des solutions de NaOH mais il peut être faitusage de solutions de KOH , d'ammoniaque (NH4OH) et dans une moindre mesure de solutions ou de suspensions d'hydroxydesalcalino terreux (Ca(OH)2 ou Mg(OH)2. Un conduit 30, danslequel est montée une pompe 32, mène du bac 28 à unéchangeur de chaleur, représenté généralement en 34, destinéà chauffer le liquide dissolvant. De l'échangeur de chaleur34 un conduit 36, muni d'une vanne de commande 38, s'ouvre,à travers la tête de puits 14, dans la colonne de production 12. Le liquide dissolvant emplit l'intérieur de la colonnede production, puis passe par le dispositif 22 vers l'espaceannulaire 24. Le mélange liquide, sortant de l'espaceannulaire, passe par un conduit 40, muni d'une vanne 42 versun bac de stockage 44. Afin de pouvoir minimiser les pertesde l'effluent, un conduit 46 permet de recycler le liquideen un point en amont de la pompe 32.
Cette installation permet, selon le procédé del'invention, d'introduire dans l'espace annulaire du liquideprovenant du bac 28 et de récupérer le mélange liquiderésultant de la destruction de l'isolant rigide contenu dansl'espace annulaire. ο 11 < i, < L'invention est illustrée par des exemples suivants,donnés à titre non limitatif.
Exemple 1
Dans cet exemple, le volume rempli d'isolantthermique à détruire est constitué par un espace annulairecomposé d'un tube cylindrique externe de diamètre intérieurde 150mm en position verticale, lui même contenantconcentriquement un tube de diamètre externe 70mm, le toutayant 1.2m de hauteur. L'espace annulaire délimité par cesdeux tubes avait été rempli par un mélange ayant gélifié insitu. Ce remplissage avait été réalisé de la manièresuivante : dans une première cuve on réalise un premiermélange constitué par 7.2Kg d'éthanol auquel on ajoute sousagitation 100g de solution aqueuse d'acide fluorhydrique à48% masse. Cette solution homogène est transférée dans unedeuxième cuve agitée contenant au préalable 8.3Kg depolyéthoxysilane HYDROSIL(ASTE)® de la société PCAS. Lenouveau mélange ainsi réalisé est alors introduit parpompage à l'intérieur du dit espace annulaire. Lagélification totale a été obtenue au bout de 48 heures. L'opération de destruction de l'isolant thermiquecontenu dans l'espace annnulaire, réalisée 2 mois après safabrication, consiste en : - premièrement, à faire percoler du bas vers le hautdans l'espace annulaire de l'eau à raison de 2 00 1/h afind'extraire le maximum de phase alcoolique durant 15 minutes. - deuxièmement, on injecte au moyen d'une pompe, unesolution de soude à 4 moles par litre à partir d'un bacrenfermant 18 litres de solution sodique. Cette solutionpasse au travers d'un échangeur de chaleur à 40°C avant depénétrer dans l'annulaire de bas en haut à raison de210 1/h. Le liquide effluent en tête de l'annulaire estrenvoyé dans le bac de soude établissant ainsi un tourne enrond. Au bout de 2 heures de percolation continue avecrecyclage, l'isolant rigide contenu dans l'espace annulaireest totalement éliminé et ne contient plus qu'une saumurebasique. Celle-ci est alors remplacée par de l'eau brute. En ü VU. ü, fin d'opération l'isolant rigide initial a été substitué par de l'eau industrielle.
Exemple 2.
Dans cet exemple l'espace annulaire décrit dansl'exemple 1 a été rempli par de la poudre d'aérogel desilice sur une hauteur de 0.7 mètre. Cette poudre avait étéélaborée via un procédé sol-gel et un séchage par du C02super critique. La destruction de cet isolant rigide a étéréalisée de la manière suivante : on injecte 9 litres d'unesolution de soude 4 mole/1 par pompage au travers d'unéchangeur de chaleur à 45°C dans la partie haute de l'espaceannulaire. Une fois la soude en place on a attendu 18heures. Au bout de ce laps de temps, on a constaté l'absencede solide dans l'espace annulaire, le solide ayant ététotalement dissout, laissant la place à une saumure basique.Comme dans l'exemple 1, celle-ci a été remplacée par del'eau industrielle. En fin d'opération l'isolant rigideinitial a été substitué par de l'eau industrielle.
Exemple 3
Dans cet exemple, le volume rempli d'isolantthermique a détruire est constitué par un espace annulairesitué entre un tube externe vertical de diamètre intérieurde 6"5/8 (168mm) et un tube interne concentrique de diamètreexterne 3"1/2 (88.9mm) le tout ayant une longueur de 10m.
Dans cet espace annulaire a été synthétisé préalablement insitu un monolithe d'aérogel de silice chargé avec du noird'acétylène ("carbon black"). L'opération de destruction del'isolant thermique a été réalisée de la manière décrite ci-après. On prélève, dans un bac 28 de 500 1 renfermant 300 1de solution sodique (NaOH 4 mole/1), au moyen d'une pompe32, lm3/h de solution de soude que l'on fait passer autravers d'un échangeur de chaleur à 60 °C puis passer de hauten bas du tube 12 et remonter dans l'espace annulaire 24après avoir traversé la vanne 22 pour ressortir en haut del'annulaire et rejoindre enfin le bac 28. On a ainsi établiune circulation en boucle fermée durant 4 heures de lasolution sodique. Au bout de ce laps de temps il ne resteplus de solide à dissoudre dans l'espace annulaire. Un 0 1 ί 2 ο rinçage/lavage de cet espace est réalisé en effectuant unecirculation de 5m3 d'eau industrielle perdue. En find'opération l'isolant rigide initial a été détruit etsubstitué par de l'eau industrielle, éliminant ainsi lesderniers traces de noir de carbone.
Avant d'injecter le liquide dissolvant dans lepuits, on peut, dans une étape additionnelle de prélavage,injecter au préalable de l'eau. On peut également disposerun filtre dans le conduit 40 en amont du bac de stockage 44,ou éventuellement un broyeur destiné à détruire des morceauxd'aérogel de taille importante sortant du puits.
Dans le cas d'un puits n'étant pas muni d ' une vanne de circulation en fond, on peut mettre en place dans 1'annulaire une isolation thermique sur la base d ' un organogel de silice, sans aucun séchage par CO2. Pour pouvoir détruire cet isolant sans circulation de soude, lasolution consiste à évaporer tout ou partie du solvantd'imprégnation de l'organogel, ce qui résulte en lafabrication in situ d'un Xérogel, libérant ainsi un espacevide tout le long du tubage (cote annulaire) du simple faitdu retrait dû au séchage dans des conditions non critique dusolvant. Puis, on introduit par le haut de l'annulaire unesolution basique, par exemple de la soude afin de dissoudrela silice in situ, sans avoir besoin de faire circuler lasolution basique. Après ces étapes, l'annulaire contiendraalors une saumure de silicate de sodium ou de potassiumselon la base utilisée.
On peut envisager de transformer l'isolant en unesuspension de faible viscosité extractible de l'espaceconfiné par circulation d'un liquide approprié, de l'eau parexemple.
On peut envisager afin de détruire un isolant formé d'unorganogel, de faire percoler à travers l'isolant unesolution basique, le procédé comportant une étapeadditionnelle préalable de percolation d'eau extrayant ainsiune partie de la phase organique de l'isolant.
On peut également envisager, afin de détruire un isolantformé d'un organogel, de faire percoler à travers l'isolant une solution basique, le procédé comportant une étapeadditionnelle préalable de percolation d'eau préchauffée parpassage au travers d'un échangeur de chaleur extrayant ainsiune partie de la phase organique de l'isolant. 5 On peut enfin envisager, afin de détruire un isolant forméd'un organogel, et en préalable à l'introduction d'unesolution basique dissolvant l'isolant, une étape de séchagede 1'organogel en xérogel.
Claims (9)
10 ο 1 ί ;, REVENDICATIONS
1. Procédé de destruction d'un isolant rigide,obtenu par un procédé du type sol-gel, et disposédans un espace confiné, le procédé comportantl'étape d'introduire dans l'espace confiné unliquide basique dissolvant afin de transformerl'isolant en une phase liquide.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que le procédé comporte l'étape additionnelleconsistant à faire percoler à travers l'isolantune solution basique préalablement chauffée parcirculation au travers d'un échangeur de chaleur.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que le procédé comporte l'étape additionnelleconsistant à faire percoler à travers 1'isolantune solution basique qui est recyclée à travers unéchangeur de chaleur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que, afin de détruire un isolant formé d'unorganogel, on fait percoler à travers l'isolantune solution basique, le procédé comportant uneétape additionnelle préalable de percolation d'eauextrayant ainsi une partie de la phase organiquede l'isolant.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que, afin de détruire un isolant formé d'unorganogel, on fait percoler à travers l'isolantune solution basique, le procédé comportant uneétape additionnelle préalable de percolation d'eaupréchauffée par passage au travers d'un échangeur 11 0112Û, de chaleur extrayant ainsi une partie de la phaseorganique de 1'isolant.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que, afin de détruire un isolant formé d'unorganogel, le procédé comporte en préalable àl'introduction d'une solution basique dissolvantl'isolant, une étape de séchage de 1'organogel enxérogel.
7. Procédé selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le procédécomporte l'étape additionnelle consistant à mettrele liquide basique dissolvant sous pression lorsde l'introduction dans l'espace confiné.
8. Procédé selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le procédécomporte l'étape additionnelle de rincer l'espaceconfiné par de l'eau.
9. Procédé selon l'une des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que le liquidebasique est choisi dans le groupe composé deNaOH, KOH, (NH40H) et de solution ou suspensiond'hydroxydes alcalino terreux Ca(OH)2 ou Mg(OH)2seul ou en mélange.
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