OA16379A - Data processing for securing local resources in a mobile device. - Google Patents
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Abstract
Description
TRAITEMENT DE L’EAU DANS AU MOINS UNE UNITE DE FILTRATION MEMBRANAIRE POUR LA RECUPERATION ASSISTEE D’HYDROCARBURESTREATMENT OF WATER IN AT LEAST ONE MEMBRANE FILTRATION UNIT FOR ASSISTED OIL RECOVERY
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un procédé de traitement d’eau dans le cadre de la production d’hydrocarbures, et plus particulièrement de la récupération assistée d’hydrocarbures, ainsi qu’une installation adaptée à la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention relates to a process for treating water in the context of the production of hydrocarbons, and more particularly to the enhanced recovery of hydrocarbons, as well as to an installation suitable for the implementation of this process.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUETECHNICAL BACKGROUND
Dans le domaine de la production d’hydrocarbures, après les opérations de récupération d’hydrocarbures au moyen de la pression naturelle de la formation souterraine contenant les hydrocarbures, dite « primaire », on procède généralement à une récupération dite « secondaire » par injection d’eau.In the field of hydrocarbon production, after hydrocarbon recovery operations by means of the natural pressure of the underground formation containing the hydrocarbons, called "primary", a so-called "secondary" recovery is generally carried out by injection of oil. 'water.
Dans ce contexte, il est généralement nécessaire de traiter deux types de flux aqueux, à savoir une eau prélevée dans l’environnement et qui est destinée à être injectée (au moins initialement) dans la formation souterraine, et une eau de production, qui représente la fraction aqueuse récupérée dans les puits de production. Cette eau de production peut être rejetée dans l’environnement ou, de préférence, peut être réutilisée comme eau d’injection à partir du moment où elle est obtenue en quantité suffisante.In this context, it is generally necessary to treat two types of aqueous flow, namely water taken from the environment and which is intended to be injected (at least initially) into the underground formation, and production water, which represents the aqueous fraction recovered from the production wells. This produced water can be released into the environment or, preferably, can be reused as injection water as long as it is obtained in sufficient quantity.
Ces deux flux aqueux présentent des caractéristiques relativement différentes en ce qui concerne leur teneur en divers contaminants, et notamment en matières solides et en hydrocarbures. Par conséquent, ces flux aqueux sont traités de manière différente, ce qui entraîne une multiplication des équipements qui est particulièrement indésirable dans les environnements encombrés, notamment en mer.These two aqueous streams have relatively different characteristics with regard to their content of various contaminants, and in particular of solids and hydrocarbons. Consequently, these aqueous flows are treated in a different way, which leads to a multiplication of equipment which is particularly undesirable in congested environments, in particular at sea.
Il existe donc un réel besoin de mettre au point un procédé de traitement d’eau dans le cadre de la récupération assistée d’hydrocarbures qui soit à la fois efficace et plus simple à mettre en œuvre, en particulier avec un nombre réduit d’équipements.There is therefore a real need to develop a water treatment process in the context of enhanced hydrocarbon recovery which is both efficient and simpler to implement, in particular with a reduced number of equipment. .
RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
L’invention concerne en premier lieu un procédé de traitement d’eau, comprenant :The invention relates firstly to a water treatment process, comprising:
ORIGINALORIGINAL
- le prélèvement d'eau dans l’environnement ;- water withdrawal from the environment;
- la filtration de l’eau prélevée dans une unité de filtration membranaire ;- filtration of the water taken in a membrane filtration unit;
- l’extraction d’un flux de production d’une formation souterraine contenant des hydrocarbures ;- extraction of a production stream from an underground formation containing hydrocarbons;
- la séparation et la collecte d’eau de production issue du flux de production ;- the separation and collection of produced water from the production flow;
- la filtration de l’eau de production dans ladite unité de filtration membranaire ;- filtration of the production water in said membrane filtration unit;
- la collecte d’un flux d’eau traitée issu de ladite unité de filtration membranaire.- collecting a stream of treated water from said membrane filtration unit.
Selon un mode de réalisation, le prélèvement d’eau est effectué dans la mer, une rivière, un lac, un aquifère et / ou un effluent d’eau usée.According to one embodiment, the water is taken from the sea, a river, a lake, an aquifer and / or a wastewater effluent.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre la purification du flux d’eau traitée dans une unité de filtration membranaire supplémentaire, et la collecte d’un flux d’eau traitée et purifiée issu de l’unité de filtration membranaire supplémentaire.According to one embodiment, the method further comprises purifying the stream of treated water in an additional membrane filtration unit, and collecting a stream of treated and purified water from the additional membrane filtration unit.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend :According to one embodiment, the method comprises:
- le prétraitement de l’eau de production préalablement à la filtration de celle-ci, ledit prétraitement comprenant de préférence une ou plusieurs étapes choisies parmi une séparation gaz / liquide, une séparation liquide / solide et une séparation eau / hydrocarbures ; et / ou- The pretreatment of the produced water prior to the filtration thereof, said pretreatment preferably comprising one or more stages chosen from a gas / liquid separation, a liquid / solid separation and a water / hydrocarbon separation; and or
- le prétraitement de l’eau prélevée préalablement à la filtration de celle-ci, ledit prétraitement comprenant de préférence une ou plusieurs étapes choisies parmi une filtration préliminaire, une désoxygénation, une chlorination, une désulfatation, un traitement biocide et une injection de composés anti-dépôt ou anti-corrosion.- the pretreatment of the water withdrawn prior to the filtration thereof, said pretreatment preferably comprising one or more stages chosen from a preliminary filtration, a deoxygenation, a chlorination, a desulfation, a biocide treatment and an injection of anti-compounds. -deposit or anti-corrosion.
Selon un mode de réalisation, le procédé est mis en oeuvre en mer sur un support flottant ou au fond de la mer.According to one embodiment, the method is implemented at sea on a floating support or at the bottom of the sea.
Selon un mode de réalisation, l’unité de filtration est une unité de filtration tangentielle.According to one embodiment, the filtration unit is a tangential filtration unit.
Selon un mode de réalisation, la filtration dans l’unité de filtration comprend :According to one embodiment, the filtration in the filtration unit comprises:
- l’alimentation en eau d’au moins un module de filtration membranaire ;- the water supply to at least one membrane filtration module;
- la collecte d’un perméat et la collecte d’un rétentat en sortie du module de filtration membranaire Λ- collecting a permeate and collecting a retentate at the outlet of the membrane filtration module Λ
ORIGINALORIGINAL
- le prélèvement de matières solides et / ou d'hydrocarbures contenus dans le rétentat, pour fournir un rétentat traité ;- the removal of solids and / or hydrocarbons contained in the retentate, to provide a treated retentate;
- le recyclage du rétentat traité en entrée du module de filtration membranaire.- recycling of the treated retentate at the inlet of the membrane filtration module.
L’invention concerne également une installation de traitement d’eau, comprenant :The invention also relates to a water treatment installation, comprising:
- des moyens de prélèvement d’eau dans l'environnement ;- means of taking water from the environment;
- une unité d’extraction d’hydrocarbures contenus dans une formation souterraine ;- a unit for extracting hydrocarbons contained in an underground formation;
- une unité de filtration membranaire ;- a membrane filtration unit;
- une ligne d’amenée d’eau prélevée, issue des moyens de prélèvement d’eau et alimentant l’unité de filtration membranaire ;- a water intake line sampled from the water sampling means and feeding the membrane filtration unit;
- une ligne d’amenée d’eau de production, alimentée par l’unité d’extraction d’hydrocarbures et alimentant l’unité de filtration membranaire ; et- a production water supply line, fed by the hydrocarbon extraction unit and feeding the membrane filtration unit; and
- une ligne de collecte d’eau traitée, issue de l’unité de filtration membranaire.- a collection line for treated water, from the membrane filtration unit.
Selon un mode de réalisation, l’unité de filtration membranaire est une unité de filtration membranaire tangentielle.According to one embodiment, the membrane filtration unit is a tangential membrane filtration unit.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend :According to one embodiment, the installation comprises:
- au moins un module de filtration membranaire ;- at least one membrane filtration module;
- une ligne d’amenée d’eau connectée en entrée du module de filtration membranaire ;- a water supply line connected to the inlet of the membrane filtration module;
- une ligne de collecte de perméat connectée en sortie des modules de filtration membranaire ;- a permeate collection line connected to the outlet of the membrane filtration modules;
- des moyens de collecte de rétentat connectés en sortie des modules de filtration membranaire ;- Retentate collection means connected at the outlet of the membrane filtration modules;
- des moyens de séparation liquide ! solide et ! ou des moyens de séparation eau / hydrocarbures alimentés par les moyens de collecte de rétentat ;- liquid separation means! strong and ! or water / hydrocarbon separation means supplied by the retentate collection means;
- une ligne de recyclage de rétentat traité connectée en sortie des moyens de séparation liquide / solide et ! ou des moyens de séparation eau / hydrocarbures et alimentant la ligne d’amenée d’eau ;- A treated retentate recycling line connected to the outlet of the liquid / solid separation means and! or means of water / hydrocarbon separation and feeding the water supply line;
et les moyens de séparation liquide ! solide et / ou les moyens de séparation eau / hydrocarbures comprennent de préférence un hydrocyclone.and the liquid separation means! solid and / or the water / hydrocarbon separation means preferably comprise a hydrocyclone.
Selon un mode de réalisation, l’unité de filtration membranaire comprend une pluralité de trains de filtration membranaire, chaque train deAccording to one embodiment, the membrane filtration unit comprises a plurality of membrane filtration trains, each train of
ORIGINAL filtration membranaire comprenant une pompe d’alimentation et un ou plusieurs circuits qui comprennent chacun un ou plusieurs modules de filtration membranaire ; et un système de distribution, alimenté par la ligne d’amenée d'eau prélevée et la ligne d’amenée d’eau de production et alimentant les trains de filtration membranaire.ORIGINAL membrane filtration comprising a feed pump and one or more circuits which each include one or more membrane filtration modules; and a distribution system, fed by the sampled water supply line and the production water supply line and feeding the membrane filtration trains.
Selon un mode de réalisation, l’unité de filtration membranaire comporte des filtres membranaires inorganiques ou des filtres membranaires organiques ou des filtres membranaires hybrides, de préférence des filtres membranaires inorganiques sont en céramique à base de AI2O2, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, SiC ou un mélange de ceux-ci et de manière plus particulièrement préférée des filtres membranaires en céramique à base de SiC.According to one embodiment, the membrane filtration unit comprises inorganic membrane filters or organic membrane filters or hybrid membrane filters, preferably inorganic membrane filters are ceramic based on Al2O2, TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , MgO, SiC or a mixture of these and more particularly preferably ceramic membrane filters based on SiC.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend :According to one embodiment, the installation comprises:
- une unité de filtration membranaire supplémentaire, alimentée par la ligne de collecte d’eau traitée ;- an additional membrane filtration unit, supplied by the treated water collection line;
- une ligne de collecte d’eau traitée et purifié connectée en sortie de l’unité de filtration membranaire supplémentaire.- a collection line for treated and purified water connected to the outlet of the additional membrane filtration unit.
Selon un mode de réalisation, l’installation comprend :According to one embodiment, the installation comprises:
- une unité de prétraitement située sur la ligne d’amenée d’eau de production, et comprenant de préférence un ou plusieurs systèmes de séparation choisis parmi les systèmes de séparation gaz / liquide, de séparation liquide / solide et de séparation eau ! hydrocarbures ; et / ou- a pre-treatment unit located on the production water supply line, and preferably comprising one or more separation systems chosen from gas / liquid separation, liquid / solid separation and water separation systems! hydrocarbons; and or
- une unité de prétraitement située sur la ligne d’amenée d’eau prélevée, et comprenant de préférence un ou plusieurs équipements choisis parmi un système de filtration préliminaire, un système de désoxygénation, un système de chlorination, un système de désulfatation, un système de traitement biocide et un système d’injection de composés anti-dépôt ou anti-corrosion.- a pre-treatment unit located on the intake line for sampled water, and preferably comprising one or more equipment chosen from a preliminary filtration system, a deoxygenation system, a chlorination system, a desulfation system, a system biocide treatment and an anti-deposit or anti-corrosion compound injection system.
Selon un mode de réalisation, l’installation est disposée sur un support flottant en mer ou sur le fond marin.According to one embodiment, the installation is arranged on a support floating at sea or on the seabed.
L’invention concerne également un procédé de production d’hydrocarbures comprenant :The invention also relates to a process for the production of hydrocarbons comprising:
- un traitement d’eau selon le procédé décrit ci-dessus ;- water treatment according to the process described above;
- éventuellement l’ajout d’un ou plusieurs additifs dans l’eau traitée, et le cas échéant purifiée ;- optionally the addition of one or more additives in the treated water, and if necessary purified;
- l’injection de l’eau traitée, et le cas échéant purifiée, dans la formation souterraine- the injection of treated water, and if necessary purified, into the underground formation
ORIGINALORIGINAL
- la récupération d’un flux d’hydrocarbures issu du flux de production.- the recovery of a stream of hydrocarbons from the production stream.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l’état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de traitement d’eau (et une installation correspondante) qui est à la fois efficace et plus simple à mettre en œuvre que les procédés utilisés dans l’état de la technique. En particulier, l’invention peut être mise en œuvre avec un nombre réduit d’équipements et avec un meilleur taux d’utilisation des équipements.The present invention overcomes the drawbacks of the prior art. It more particularly provides a water treatment method (and a corresponding installation) which is both efficient and simpler to implement than the methods used in the state of the art. In particular, the invention can be implemented with a reduced number of equipment and with a better rate of use of the equipment.
Ceci est accompli grâce à un traitement commun de l’eau prélevée dans l’environnement et de l’eau de production, en utilisant un même équipement, à savoir une même unité de filtration membranaire.This is accomplished through a common treatment of water taken from the environment and produced water, using the same equipment, namely the same membrane filtration unit.
Selon certains modes de réalisation particuliers, l’invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous.According to some particular embodiments, the invention also exhibits one or preferably more of the advantageous characteristics listed below.
- L’invention permet un traitement polyvalent. En utilisant un même équipement, on peut soit traiter uniquement de l’eau prélevée dans l’environnement (notamment au stade initial de l’exploitation de la formation souterraine), soit traiter uniquement de l’eau de production (si celle-ci est récoltée en quantité suffisante, après le stade initial de l’exploitation de la formation souterraine), soit encore traiter simultanément de l’eau de production et de l’eau prélevée dans l’environnement (fournissant un appoint pour l’injection).- The invention allows versatile treatment. By using the same equipment, it is possible either to treat only water taken from the environment (especially at the initial stage of the operation of the underground formation), or to treat only produced water (if this is harvested in sufficient quantity, after the initial stage of exploitation of the underground formation), or still simultaneously treat production water and water taken from the environment (providing a make-up for injection).
- L’invention permet, si on le souhaite, d’obtenir une très bonne qualité d’eau d’injection, permettant non seulement une injection dans la formation souterraine en mode fracturé, mais également éventuellement en mode matriciel. Elle permet également un rejet d'eau dans l’environnement.- The invention makes it possible, if desired, to obtain a very good quality of injection water, allowing not only injection into the subterranean formation in fractured mode, but also optionally in matrix mode. It also allows water to be released into the environment.
- L'invention permet d’obtenir une qualité d’eau constante quelles que soient les variations d’alimentation, et notamment les variations de débit en entrée.- The invention makes it possible to obtain a constant water quality regardless of the variations in the supply, and in particular the variations in inlet flow.
- La filtration membranaire est simple à contrôler. Aucun gaz n’est généré, ce qui est compatible avec une utilisation sous-marine.- Membrane filtration is easy to control. No gas is generated, which is compatible with underwater use.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
La figure 1 représente de manière schématique un mode de réalisation de l’installation selon l’invention, /àFigure 1 shows schematically an embodiment of the installation according to the invention, / to
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La figure 2 représente de manière schématique un mode de réalisation de l’unité de filtration membranaire utilisée dans l’invention.Figure 2 schematically shows an embodiment of the membrane filtration unit used in the invention.
La figure 3 représente de manière schématique un mode de réalisation d’un circuit présent dans l’unité de filtration membranaire utilisée dans l’invention.Figure 3 schematically shows an embodiment of a circuit present in the membrane filtration unit used in the invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the description which follows.
En faisant référence à la figure 1, l’installation selon l’invention comprend une unité de filtration membranaire 9 unique, qui est alimentée ou susceptible d’être alimentée par deux flux d’eau distincts, à savoir de l’eau prélevée dans l’environnement et de l’eau de production, et ce au moyen respectivement d’une ligne d’amenée d’eau prélevée 2 et d’une ligne d’amenée d'eau de production 7.Referring to Figure 1, the installation according to the invention comprises a single membrane filtration unit 9, which is fed or capable of being fed by two separate water flows, namely water taken from the environment and production water, and this by means respectively of a supply line for sampled water 2 and a supply line for production water 7.
L’eau de production désigne une eau qui est issue d’un flux de production, c'est-à-dire un flux issu d’une formation souterraine contenant des hydrocarbures. Plus précisément, une unité d’extraction d’hydrocarbures 30, comprenant un ou plusieurs puits d’extraction situés dans la formation souterraine, fournit un flux de production dans une ligne d’amenée de flux de production 4.Produced water refers to water that comes from a production flow, that is, a flow from an underground formation containing hydrocarbons. Specifically, a hydrocarbon extraction unit 30, comprising one or more extraction wells located in the subterranean formation, provides a production flow in a production flow 4 feed line.
Le flux de production est un mélange d’hydrocarbures, d’eau et éventuellement de particules solides et / ou de gaz. Ce flux de production est séparé en plusieurs fractions dans une unité de séparation 5 alimentée par la ligne d’amenée de flux de production 4. En particulier, au moins une fraction hydrocarbonée est récupérée dans une ligne de collecte d’hydrocarbures 6, et une fraction aqueuse (l’eau de production) est soutirée dans la ligne d’amenée d’eau de production 7.The production flow is a mixture of hydrocarbons, water and possibly solid particles and / or gases. This production flow is separated into several fractions in a separation unit 5 supplied by the production flow feed line 4. In particular, at least one hydrocarbon fraction is recovered in a hydrocarbon collection line 6, and one aqueous fraction (production water) is drawn into the production water supply line 7.
L’eau de production peut subir un traitement préliminaire avant la filtration dans l’unité de filtration membranaire 9, si cela est nécessaire compte tenu de la nature et de la qualité de l’eau de production, et compte tenu des spécifications souhaitées pour l’eau traitée. Dans ce cas, on prévoit une unité de prétraitement 8 sur la ligne d’amenée d’eau de production 7. Cette unité de prétraitement 8 peut par exemple comprendre un ou plusieurs systèmes de séparation choisis parmi les systèmes de séparation gaz / liquide, de séparation liquide / solide et de séparation eau ! hydrocarbures, qui peuvent notamment comprendre un ou plusieurs hydrocyclones, ou un ou plusieurs appareils de séparation gravitaire^The produced water can undergo a preliminary treatment before filtration in the membrane filtration unit 9, if this is necessary taking into account the nature and quality of the produced water, and taking into account the desired specifications for the treated water. In this case, a pre-treatment unit 8 is provided on the production water supply line 7. This pre-treatment unit 8 can for example comprise one or more separation systems chosen from gas / liquid separation systems, liquid / solid separation and water separation! hydrocarbons, which may in particular comprise one or more hydrocyclones, or one or more gravity separation devices ^
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L’unité de prétraitement 8, lorsqu’elle est présente, poursuit et affine la séparation entre l’eau, les hydrocarbures, les solides et les gaz du flux de production qui a été entamée dans l’unité de séparation 5.Pre-treatment unit 8, when present, continues and refines the separation between water, hydrocarbons, solids and gases from the production stream that was initiated in separation unit 5.
Selon un mode de réalisation, on ne prévoit au contraire aucun prétraitement de l’eau de production, le traitement de l’eau de production étant directement effectué dans l’unité de filtration membranaire 9 pour plus de simplicité.According to one embodiment, on the contrary, no pre-treatment of the produced water is provided, the treatment of the produced water being carried out directly in the membrane filtration unit 9 for greater simplicity.
L’eau prélevée dans l'environnement est obtenue grâce à des moyens de prélèvement 1. Le terme «environnement» désigne non seulement l’environnement naturel (l’eau pouvant être par exemple prélevée dans les cours d’eau ou les étendues d’eau de surface, notamment rivières, lacs et mer, ou bien encore pouvant être prélevée dans une formation aquifère souterraine), mais également les sources non naturelles d’eau, tels que les effluents industriels ou domestiques (eaux usées, eaux d’égout et autres). De manière générale, l’eau prélevée peut provenir de n’importe quelle source d’eau à l’exception de la formation souterraine contenant les hydrocarbures. Elle est, en d’autres termes, distincte de l'eau de production.The water withdrawn from the environment is obtained by means of abstraction 1. The term “environment” designates not only the natural environment (water which may for example be withdrawn from rivers or areas of surface water, in particular rivers, lakes and sea, or even that can be taken from an underground aquifer formation), but also non-natural sources of water, such as industrial or domestic effluents (wastewater, sewage and other). Generally speaking, the water withdrawn can come from any water source except the underground formation containing the hydrocarbons. It is, in other words, distinct from produced water.
Selon un mode de réalisation, l’invention est mise en œuvre en mer, et l'eau est prélevée dans la mer.According to one embodiment, the invention is implemented at sea, and the water is taken from the sea.
Les moyens de prélèvement 1 peuvent comprendre des moyens d’extraction et de pompage.The sampling means 1 can include extraction and pumping means.
L’eau prélevée peut subir un traitement préliminaire avant la filtration dans l'unité de filtration membranaire 9, si cela est nécessaire compte tenu de la nature et de la qualité de l’eau prélevée, et compte tenu des spécifications souhaitées pour l’eau traitée. Dans ce cas, on prévoit une unité de prétraitement 3 sur la ligne d'amenée d’eau prélevée 2. Cette unité de prétraitement 3 peut par exemple comprendre un système de filtration préliminaire ; et / ou un système de désoxygénation ; et / ou un système de chlorination ; et / ou un système de désulfatation ; et / ou un système de traitement biocide ; et / ou un système d’injection de composés anti-dépôt / anti-corrosion.The water withdrawn can undergo a preliminary treatment before filtration in the membrane filtration unit 9, if this is necessary taking into account the nature and quality of the water withdrawn, and taking into account the desired specifications for the water. processed. In this case, a pre-treatment unit 3 is provided on the intake line for sampled water 2. This pre-treatment unit 3 can for example include a preliminary filtration system; and / or a deoxygenation system; and / or a chlorination system; and / or a desulfation system; and / or a biocidal treatment system; and / or an anti-deposit / anti-corrosion compound injection system.
Ainsi, l'eau prélevée est prétraitée, et notamment selon les cas filtrée de façon préliminaire ; et ! ou désoxygénée ; et / ou chlorinée ; et / ou désulfatée ; et / ou traitée par un agent biocide ; et / ou additionnée de composés anti-dépôt ou anti-corrosion.Thus, the water withdrawn is pretreated, and in particular according to the cases filtered in a preliminary manner; and! or deoxygenated; and / or chlorinated; and / or desulphated; and / or treated with a biocidal agent; and / or with the addition of anti-deposit or anti-corrosion compounds.
La filtration préliminaire en question est une filtration grossière au moyen d’un ou plusieurs filtres présentant une taille de pores supérieure àThe preliminary filtration in question is a coarse filtration by means of one or more filters having a pore size greater than
ORIGINAL pm, et en général supérieure à 10 pm, supérieure à 100 pm voire supérieure à 1 mm.ORIGINAL pm, and generally greater than 10 μm, greater than 100 μm or even greater than 1 mm.
Selon un mode de réalisation, on ne prévoit au contraire aucun prétraitement de l’eau prélevée, le traitement de l’eau prélevée étant directement effectué dans l’unité de filtration membranaire 9 pour plus de simplicité.According to one embodiment, on the contrary, no pre-treatment of the withdrawn water is provided, the treatment of the withdrawn water being carried out directly in the membrane filtration unit 9 for greater simplicity.
L’eau de production et I ou l’eau prélevée sont traitées dans l’unité de filtration membranaire 9. L’eau traitée est récupérée dans au moins une ligne de collecte d’eau traitée 31 connectée en sortie de l’unité de filtration membranaire 9, tandis qu’un rétentat est récupéré dans une ligne de collecte de rétentat 24, et recyclé si la filtration membranaire est de type tangentiel. L'eau traitée récupérée dans la ligne de collecte d’eau traitée 31 est de préférence utilisée pour être injectée dans la formation souterraine, dans un ou plusieurs puits d’injection. Il est possible d’ajouter un ou des additifs à l’eau traitée (par exemple tensioactifs ou polymères destinés à augmenter la viscosité de l’eau), afin d’augmenter l'efficacité du balayage de la formation souterraine par l’eau injectée.The production water and I or the water withdrawn are treated in the membrane filtration unit 9. The treated water is recovered in at least one treated water collection line 31 connected at the outlet of the filtration unit. membrane 9, while a retentate is recovered in a retentate collection line 24, and recycled if the membrane filtration is of the tangential type. The treated water recovered in the treated water collection line 31 is preferably used to be injected into the underground formation, into one or more injection wells. It is possible to add one or more additives to the treated water (for example surfactants or polymers intended to increase the viscosity of the water), in order to increase the efficiency of the sweeping of the underground formation by the injected water. .
Selon un mode de réalisation, et en faisant référence à la figure 2, l’unité de filtration membranaire 9 comprend au moins un, et en général plusieurs, trains de filtration membranaire 18, 19. Chaque train de filtration membranaire 18, 19 est alimenté par une ligne d’alimentation de train respective 10, 11, pourvue éventuellement d’un système de pompage d’alimentation respectif 12, 13.According to one embodiment, and with reference to FIG. 2, the membrane filtration unit 9 comprises at least one, and in general several, membrane filtration trains 18, 19. Each membrane filtration train 18, 19 is supplied with power. by a respective train feed line 10, 11, optionally provided with a respective feed pumping system 12, 13.
Chaque train de filtration membranaire 18, 19 comprend au moins un, et en général plusieurs, circuits 14, 15, 16, 17. Dans l’exemple illustré, un premier train de filtration membranaire 18 comprend deux circuits 14, 15 qui sont tous deux alimentés par une même ligne d’alimentation de train 10. De même, un deuxième train de filtration membranaire 19 comprend deux circuits 16, 17 qui sont tous deux alimentés par une même ligne d’alimentation de train 11.Each membrane filtration train 18, 19 comprises at least one, and in general several, circuits 14, 15, 16, 17. In the example illustrated, a first membrane filtration train 18 comprises two circuits 14, 15 which are both supplied by the same train supply line 10. Likewise, a second membrane filtration train 19 comprises two circuits 16, 17 which are both supplied by the same train supply line 11.
Chaque circuit 14, 15, 16, 17 comprend au moins un, et en général plusieurs, modules de filtration membranaire. En faisant référence à la figure 3, les modules de filtration membranaire 22, 23 peuvent être disposés en série et / ou en parallèle dans le circuit. On désigne par « module de filtration membranaire » un élément individuel de filtration membranaire, comprenant un filtre membranaire. Chaque module de filtration membranaire fournit un perméat (ou filtrat) et un rétentat. (t)Each circuit 14, 15, 16, 17 comprises at least one, and in general several, membrane filtration modules. With reference to Figure 3, the membrane filtration modules 22, 23 can be arranged in series and / or in parallel in the circuit. The term “membrane filtration module” denotes an individual membrane filtration element, comprising a membrane filter. Each membrane filtration module provides a permeate (or filtrate) and a retentate. (t)
ORIGINALORIGINAL
En revenant à la figure 2, des lignes individuelles de collecte d’eau traitée 14’, 15', 16’, 17’ sont connectées en sortie des circuits respectifs 14,Returning to Figure 2, individual treated water collection lines 14 ’, 15’, 16 ’, 17’ are connected at the output of the respective circuits 14,
15, 16, 17.15, 16, 17.
L’unité de filtration membranaire 9 présente donc une structure modulaire et peut fonctionner de façon polyvalente, aussi bien en entrée qu’en sortie.The membrane filtration unit 9 therefore has a modular structure and can function in a versatile manner, both at the inlet and at the outlet.
En ce qui concerne l’entrée, l’unité de filtration membranaire 9 comprend avantageusement un système de distribution 34 auquel sont connectées : en entrée la ligne d’amenée d’eau prélevée 2 et la ligne d’amenée d’eau de production 7 ; et en sortie les lignes d’alimentation de train 10, 11. Le système de distribution 34 est adapté à alimenter séparément chaque ligne d’alimentation de train 10, 11 soit avec de l'eau prélevée, soit avec de l’eau de production, soit avec un mélange d'eau prélevée et d’eau de production, au choix de l'opérateur.As regards the inlet, the membrane filtration unit 9 advantageously comprises a distribution system 34 to which are connected: at the inlet the line for supplying sampled water 2 and the line for supplying production water 7 ; and at the outlet the train supply lines 10, 11. The distribution system 34 is adapted to separately supply each train supply line 10, 11 either with withdrawn water or with production water. , or with a mixture of withdrawn water and production water, at the choice of the operator.
En ce qui concerne la sortie, l’unité de filtration membranaire 9 comprend avantageusement un système de distribution 35 auquel sont connectées : en entrée les lignes individuelles de collecte d’eau traitée 14’, 15’, 16’, 17’ ; et en sortie la ligne ou les lignes de collecte d’eau traitée 31.As regards the outlet, the membrane filtration unit 9 advantageously comprises a distribution system 35 to which are connected: at the inlet the individual treated water collection lines 14 ’, 15’, 16 ’, 17’; and at the outlet the treated water collection line or lines 31.
En début d’exploitation de la formation souterraine, il n’y a pas d’eau de production disponible, et on traite uniquement de l’eau prélevée dans l’unité de filtration membranaire 9. Par la suite, lorsque de l’eau de production est disponible, il est avantageux d’utiliser cette eau de production pour l’injection. Dans ce cas, on traite uniquement l’eau de production dans l’unité de filtration membranaire 9 (on cesse alors de prélever de l’eau dans l’environnement) ; ou bien on traite à la fois de l’eau de production et de l’eau prélevée (assurant un appoint) dans l'unité de filtration membranaire 9, et ce soit dans des modules de filtration membranaires séparés, soit dans les mêmes modules de filtration membranaires (l’eau de production et l’eau prélevée pouvant être mélangées).When the underground formation begins to operate, there is no production water available, and only water taken from the membrane filtration unit 9 is treated. Subsequently, when water production is available, it is advantageous to use this produced water for injection. In this case, only the production water is treated in the membrane filtration unit 9 (we then stop taking water from the environment); either the production water and the water withdrawn (providing additional water) are treated in the membrane filtration unit 9, and this either in separate membrane filtration modules, or in the same membrane filtration (production water and withdrawn water can be mixed).
Par conséquent, dans le procédé de l’invention, la filtration de l’eau prélevée et la filtration de l’eau de production dans l’unité de séparation membranaire 9 peuvent être effectuées successivement ou simultanément, selon les périodes d’exploitation.Therefore, in the method of the invention, the filtration of the withdrawn water and the filtration of the produced water in the membrane separation unit 9 can be carried out successively or simultaneously, depending on the periods of operation.
En cas d’excès d’eau de production selon les besoins vis-à-vis de l'injection (et notamment en cas de diminution ou d’interruption ou d’arrêt de l’injection), il est possible de rejeter tout ou partie de l’eau traitée dans l’environnement au lieu de l’injecter dans la formation souterraineIn the event of excess production water according to injection needs (and in particular in the event of reduction or interruption or stopping of injection), it is possible to reject all or part of the treated water in the environment instead of injecting it into the underground formation
ORIGINALORIGINAL
Les filtres membranaires présents dans l’unité de filtration membranaire 9 peuvent être des filtres membranaires organiques (en polymère) ou inorganiques (en céramique) ou hybrides (en partie en inorganique et en partie en polymère). Le choix des filtres membranaires est effectué de telle sorte que ceux-ci puissent traiter à la fois de l’eau prélevée et de l’eau de production, en dépit des caractéristiques différentes de ces flux.The membrane filters present in the membrane filtration unit 9 can be organic (polymer) or inorganic (ceramic) or hybrid (partly inorganic and partly polymer) membrane filters. The choice of membrane filters is made so that they can treat both withdrawn water and production water, despite the different characteristics of these flows.
De préférence, les filtres membranaires doivent tolérer la présence de composés hydrocarbonés et notamment de composés aromatiques tels que le toluène et le benzène, qui peuvent être présents dans l'eau de production.Preferably, the membrane filters must tolerate the presence of hydrocarbon compounds and in particular of aromatic compounds such as toluene and benzene, which may be present in the production water.
De préférence, les filtres membranaires doivent pouvoir supporter une température supérieure ou égale à 40°C, notamment supérieure ou égale à 50’0, notamment supérieure ou égale à 60°C, notamment supérieure ou égale à 70°C, notamment supérieure ou égale à 80°C, voire supérieure ou égale à 90°C, puisque l’eau de production peut atteindre ou dépasser de tels seuils de température.Preferably, the membrane filters must be able to withstand a temperature greater than or equal to 40 ° C, in particular greater than or equal to 50'0, in particular greater than or equal to 60 ° C, in particular greater than or equal to 70 ° C, in particular greater than or equal to at 80 ° C, or even greater than or equal to 90 ° C, since the production water can reach or exceed such temperature thresholds.
Pour l’ensemble de ces raisons, il est préférable d’utiliser des filtres membranaires en céramique (qui peuvent notamment supporter une teneur en hydrocarbures allant jusqu’à 1 voire 3 % ainsi qu’une température supérieur à 100°C), et notamment des filtres membranaires à base de AI2O2, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, SiC ou un mélange de ces derniers. Les filtres membranaires à base de SiC sont particulièrement préférés du fait de leur grande hydrophilie et leur résistance à l’abrasion: ils permettent d’obtenir un flux de perméat plus élevé et sont plus faciles à nettoyer.For all of these reasons, it is preferable to use ceramic membrane filters (which can in particular withstand a hydrocarbon content of up to 1 or even 3% as well as a temperature above 100 ° C), and in particular membrane filters based on Al 2 O 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , MgO, SiC or a mixture of these. SiC-based membrane filters are particularly preferred on account of their high hydrophilicity and their resistance to abrasion: they make it possible to obtain a higher permeate flux and are easier to clean.
Certains filtres membranaires organiques, notamment ceux à base du matériau connu sous le nom de Téflon®, peuvent également convenir, selon les applications.Certain organic membrane filters, in particular those based on the material known as Teflon®, may also be suitable, depending on the applications.
Selon un mode de réalisation, tous les trains de filtration 18, 19 de l’unité de filtration membranaire 9 sont identiques ; et / ou tous les circuits 14, 15, 16, 17 des trains de filtration 18, 19 sont identiques ; et / ou tous les modules de filtration membranaire 22, 23 et tous les filtres membranaires sont identiques.According to one embodiment, all the filtration trains 18, 19 of the membrane filtration unit 9 are identical; and / or all the circuits 14, 15, 16, 17 of the filtration trains 18, 19 are identical; and / or all the membrane filtration modules 22, 23 and all the membrane filters are identical.
Alternativement les trains de filtration 18, 19 de l'unité de filtration membranaire 9 peuvent être différents.Alternatively, the filtration trains 18, 19 of the membrane filtration unit 9 can be different.
L’unité de filtration membranaire 9 peut être une unité de filtration frontale ou tangentielle. La filtration membranaire frontale est plus économique, tandis que la filtration membranaire tangentielle permet de flThe membrane filtration unit 9 can be a frontal or tangential filtration unit. Frontal membrane filtration is more economical, while tangential membrane filtration allows fl
ORIGINAL réduire le colmatage des filtres et donc de réduire la fréquence de la maintenance nécessaire (ou d’accroître la durée de vie de l’unité).ORIGINAL reduce filter clogging and therefore reduce the frequency of required maintenance (or increase the life of the unit).
L’unité de filtration membranaire 9 est de préférence une unité de microfiltration ou d’ultrafiltration, c’est-à-dire que les filtres membranaires qu’elle contient présentent une taille de pores de 0,01 à 10 pm, et de préférence de 0,01 à 1 pm. Ainsi, l’unité de filtration membranaire 9 est adaptée pour éliminer les gouttes d’hydrocarbures ainsi que les matières solides en suspension dans l’eau.The membrane filtration unit 9 is preferably a microfiltration or ultrafiltration unit, that is to say that the membrane filters which it contains have a pore size of 0.01 to 10 μm, and preferably from 0.01 to 1 µm. Thus, the membrane filtration unit 9 is suitable for removing drops of hydrocarbons as well as solids suspended in water.
A titre d’exemple, l’eau en entrée de l’unité de filtration membranaire 9 peut contenir jusqu’à 1000 ppm d’hydrocarbures et jusqu’à 200 mg/L de matières solides en suspension. L’eau traitée en sortie de l’unité de filtration membranaire 9 peut contenir moins de 10 ppm (de préférence moins de 5 ppm voire moins de 1 ppm) d’hydrocarbures et moins de 10 mg/l (de préférence moins de 1 mg/l) de matières solides en suspension : elle est ainsi adaptée à l’injection (y compris en mode matriciel) ou au rejet dans l’environnement.For example, the water entering the membrane filtration unit 9 can contain up to 1000 ppm of hydrocarbons and up to 200 mg / L of suspended solids. The treated water at the outlet of the membrane filtration unit 9 may contain less than 10 ppm (preferably less than 5 ppm or even less than 1 ppm) of hydrocarbons and less than 10 mg / l (preferably less than 1 mg / l) suspended solids: it is thus suitable for injection (including in matrix mode) or for release into the environment.
Si l’on souhaite obtenir une pureté d’eau encore supérieure, et notamment éliminer les sels dissous, on prévoit une unité de filtration membranaire supplémentaire 32 alimentée par la ligne de collecte d’eau traitée 31. Cette unité de filtration membranaire supplémentaire 32 est de préférence une unité de nanofiitration ou d’osmose inverse (comprenant des filtres membranaires présentant une taille de pores inférieure à 0,01 pm). De l’eau traitée et purifiée est alors récupérée dans une ligne de collecte d'eau traitée et purifiée 33 connectée en sortie de l'unité de filtration membranaire supplémentaire 32.If it is desired to obtain an even higher water purity, and in particular to eliminate the dissolved salts, an additional membrane filtration unit 32 is provided, supplied by the treated water collection line 31. This additional membrane filtration unit 32 is provided. preferably a nanofitration or reverse osmosis unit (comprising membrane filters having a pore size of less than 0.01 μm). Treated and purified water is then collected in a treated and purified water collection line 33 connected to the outlet of the additional membrane filtration unit 32.
Des moyens de traitement complémentaire peuvent également être prévus selon les besoins, par exemple une unité de désoxygénation de l’eau entre l’unité de filtration membranaire 9 et l’unité de filtration membranaire supplémentaire 32 (dans ce cas il est inutile de prévoir une désoxygénation en amont de l’unité de filtration membranaire 9).Additional treatment means can also be provided as needed, for example a water deoxygenation unit between the membrane filtration unit 9 and the additional membrane filtration unit 32 (in this case it is unnecessary to provide a deoxygenation upstream of the membrane filtration unit 9).
Il peut être avantageux de chauffer l’eau en entrée de l’unité de filtration membranaire 9, afin de diminuer sa viscosité et de réduire les risques de colmatage des filtres membranaires par les hydrocarbures. Pour ce faire, on prévoit un échangeur de chaleur sur la ligne d’amenée d’eau prélevée 2 et / ou sur la ligne d’amenée d’eau de production 7 et / ou sur les lignes d’alimentation de train 10, 11.It may be advantageous to heat the water at the inlet of the membrane filtration unit 9, in order to reduce its viscosity and to reduce the risks of the membrane filters clogging by hydrocarbons. To do this, a heat exchanger is provided on the sample water supply line 2 and / or on the production water supply line 7 and / or on the train supply lines 10, 11 .
L’échangeur de chaleur peut par exemple être couplé avec la ou les conduites de collecte d’eau traitée 31 ou bien avec les lignes individuellesThe heat exchanger can for example be coupled with the treated water collection pipe or pipes 31 or with the individual lines
ORIGINAL collecte d’eau traitée 14’, 15’, 16’, 17’, afin de récupérer les calories de l’eau traitée (qui peut être typiquement à une température de 30 à 90°C),ORIGINAL collection of treated water 14 ", 15", 16 ", 17", in order to recover the calories from the treated water (which can typically be at a temperature of 30 to 90 ° C),
L’invention peut être mise en œuvre sur terre ou en mer. La mise en œuvre en mer peut être sur un support flottant ou une plateforme, ou encore sur le fond marin, en utilisant des équipements adaptés (marinisation des équipements).The invention can be implemented on land or at sea. The implementation at sea can be on a floating support or a platform, or on the seabed, using suitable equipment (marinization of the equipment).
VarianteVariant
Dans le cas d’une filtration tangentielle, une variante de l’invention prévoit de coupler la filtration membranaire à une purification du retentât en continu dans la boucle de filtration ou de manière discontinue lorsque cela est nécessaire à une séparation.In the case of tangential filtration, a variant of the invention provides for coupling the membrane filtration to purification of the retentate continuously in the filtration loop or discontinuously when this is necessary for separation.
Plus précisément, et en faisant référence à la figure 3, un circuit de l’unité de filtration membranaire 9 comprend une ligne d’amenée d’eau 29, sur laquelle est disposée une pompe de circulation 21. La ligne d’amenée d’eau 29 débouche dans un ou plusieurs modules de filtration membranaire 22, 23. Dans le mode de réalisation illustré, deux modules de filtration membranaire 22, 23 disposés en parallèle sont prévus.More precisely, and with reference to FIG. 3, a circuit of the membrane filtration unit 9 comprises a water supply line 29, on which is arranged a circulation pump 21. The supply line of water 29 opens into one or more membrane filtration modules 22, 23. In the illustrated embodiment, two membrane filtration modules 22, 23 arranged in parallel are provided.
En sortie des modules de filtration membranaire 22, 23 est connectée une ligne de collecte de perméat 25. Cette ligne de collecte de perméat 25 correspond à une ligne individuelle de collecte d’eau traitée 14', 15’, 16’, 17’ décrite ci-dessus en relation avec la figure 2.At the outlet of the membrane filtration modules 22, 23 is connected a permeate collection line 25. This permeate collection line 25 corresponds to an individual treated water collection line 14 ', 15', 16 ', 17' described. above in relation to figure 2.
Egalement en sortie des modules de filtration membranaire 22, 23 sont connectés des moyens de collecte de rétentat 24. Dans le cas illustré, il s’agit d’une ligne de collecte de rétentat.Also at the outlet of the membrane filtration modules 22, 23 are connected retentate collection means 24. In the illustrated case, this is a retentate collection line.
Les moyens de collecte de rétentat 24 alimentent des moyens de séparation 26 qui peuvent être des moyens de séparation liquide / solide ; ou des moyens de séparation eau ! hydrocarbures ; ou encore des moyens de séparation liquide / solide associés à des moyens de séparation eau / hydrocarbures.The retentate collection means 24 feed the separation means 26 which can be liquid / solid separation means; or means of water separation! hydrocarbons; or else liquid / solid separation means associated with water / hydrocarbon separation means.
Les moyens de séparation 26 peuvent comprendre des moyens de séparation gravitaire du type décanteur ou des moyens de séparation par flottation. Mais de préférence il s’agit d’hydrocyclone(s) de désablage et / ou de déshuilage car ces dispositifs sont relativement compacts.The separation means 26 may include gravity separation means of the settling type or separation means by flotation. But preferably it is hydrocyclone (s) for sandblasting and / or deoiling because these devices are relatively compact.
Il est encore possible d’utiliser un hydrocyclone rotatif, tel que celui décrit dans la demande n° FR 09/59254 du 18 décembre 2009.^4.It is still possible to use a rotating hydrocyclone, such as that described in application No. FR 09/59254 of December 18, 2009. ^ 4.
ORIGINALORIGINAL
Au moins une ligne de collecte de contaminants 27 est connectée en sortie des moyens de séparation 26 ; elle permet de récupérer les matériaux éliminés du rétentat (hydrocarbures et / ou matières solides).At least one contaminant collection line 27 is connected at the output of the separation means 26; it makes it possible to recover the materials removed from the retentate (hydrocarbons and / or solids).
Une ligne de recyclage de rétentat traité 28 est également connectée en sortie des moyens de séparation 26 ; elle permet de récupérer la majorité du rétentat, débarrassé d’une partie de ses contaminants (hydrocarbures et / ou matières solides). La ligne de recyclage de rétentat traité 28 alimente la ligne d’amenée d’eau 29. Une ligne d’alimentation en eau 20 débouche également dans la ligne d’amenée d’eau 29. Elle est issue d’une ligne d’alimentation de train 10, 11 et assure l’alimentation des modules de filtration membranaire 22, 23 par l’eau prélevée et / ou l’eau de production devant être traitée.A line for recycling treated retentate 28 is also connected at the outlet of the separation means 26; it makes it possible to recover the majority of the retentate, freed from part of its contaminants (hydrocarbons and / or solids). The treated retentate recycling line 28 supplies the water supply line 29. A water supply line 20 also opens into the water supply line 29. It comes from a supply line. train 10, 11 and supplies the membrane filtration modules 22, 23 with the water taken and / or the production water to be treated.
La présente variante permet de limiter la quantité de contaminants (hydrocarbures et / ou matières solides) en contact avec les filtres membranaires, et donc de réduire les risques de colmatage et d’augmenter la durée de vie des filtres membranaires, tout en permettant de réduire la quantité de rétentat à traiter. La puissance de la pompe de circulation 21 est adaptée pour tenir compte de la présence des moyens de séparation 26.The present variant makes it possible to limit the quantity of contaminants (hydrocarbons and / or solids) in contact with the membrane filters, and therefore to reduce the risks of clogging and to increase the service life of the membrane filters, while making it possible to reduce the amount of retentate to be treated. The power of the circulation pump 21 is adapted to take into account the presence of the separation means 26.
Selon un autre mode de réalisation (non illustré), on peut prévoir un séparateur (notamment un hydrocyclone) couplé directement en sortie de chaque module de filtration membranaire 22, 23. Dans ce cas, les moyens de collecte de rétentat 24 sont simplement des moyens de liaison entre les modules de filtration membranaires 22, 23 et les séparateurs respectifs, ce qui assure une intégration compacte optimale des différents équipements.According to another embodiment (not illustrated), it is possible to provide a separator (in particular a hydrocyclone) coupled directly to the outlet of each membrane filtration module 22, 23. In this case, the retentate collection means 24 are simply means. connection between the membrane filtration modules 22, 23 and the respective separators, which ensures optimal compact integration of the various equipment.
De manière générale, la séparation des matières solides et / ou des gouttes d’hydrocarbures dans le rétentat est d'autant plus efficace que le débit du rétentat est élevé et que la concentration en matières solides et / ou gouttes d’hydrocarbures y est également élevée (en tout cas plus élevée que dans le flux alimentant l’unité de filtration membranaire) : il s’agit là de conditions particulièrement favorables aux moyens de séparation du type hydrocyclone. Il existe donc un couplage particulièrement efficace entre les membranes de filtration et les moyens de séparation qui leur sont associés.QsIn general, the separation of solids and / or drops of hydrocarbons in the retentate is all the more effective the higher the flow rate of the retentate and the higher the concentration of solids and / or drops of hydrocarbons. high (in any case higher than in the flow feeding the membrane filtration unit): these are particularly favorable conditions for separation means of the hydrocyclone type. There is therefore a particularly effective coupling between the filtration membranes and the separation means associated with them.
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