Brevet FR2584087A1 — publié le 19870102

Procédé pour le traitement des effluents des champs pétroliers. La présente invention concerne un procédé pour le traitement des effLuents des champs pétroliers. Les effluents des champs pétroLiers doivent être traités de façon à donner naissance à un brut stabilisé qui puisse être stocké et transporté. Ce traitement consiste aujourd'hui à amener lesdits effluents dans un certain nombre de séparateurs, montés en série, dans lesquels lesdits effluents sont progressivement détendus; à chaque étage de ces détentes successives, on recueille, d'une part, un gaz qui est généralement brûlé sur place et un pétrole brut; le dernier étage fonctionne à une pression voisine de la pression atmosphérique, de sorte que la tension de vapeur du pétrole brut sortant de ce dernier étage est voisine de la pression atmosphérique et que ledit brut peut être considéré comme stockable et transportable. Ces unités de récupération conventionnelles basées sur la séparation multiétagée, bien -que de conception simpLe et facilement opérables, sont très peu performantes sur le plan rendement en pétrole brut destiné au stockage et en qualité des produits : - le gaz présent dans les effluents de départ et qui est brûlé auxtorchères(ou utilisé comme combustible) contient des quantités importantes de produits valorisables comme les GPL (propane - butane) et même des produits plus lourds (pentanes), - la tension de vapeur du brut au stockage est incontrôlable et dépend en particulier des conditions ambiantes (variation été/hiver et nuit/jour). La présente invention vise à un procédé destiné à résoudre les difficultés mentionnées ci-dessus : au prix d'un traitement et d'un appareillage un peu plus complexe des effluents, il sera possible, d'une part, de récupérer des produits valorisables dans lesdits effluents et, d'autre part, d'obtenir un pétrole plus stable. Le traitement et l'appareillage selon l'invention pourront être utilisés seuls ou pourront être montés, pour des raisons de sauvegarde éventuelle, en parallèle avec un ensemble d'unités de récupération conventionnelles. Le procédé de traitement des effluents des champs pétroliers,selon la présente invention,est caractérisé en ce que lesdits effluents sont détendus dans un premier séparateur d'où l'on recueille séparément un gaz et une huile, qu'au moins ladite huile est soumise à un traitement de dééthanisation, que les gaz provenant dudit traitement de dééthanisation auxquels sont éventuellement ajoutés les gaz provenant du premier séparateur sont traités de façon à en extraire les hydrocarbures contenant au moins 3 atomes de carbone qu'ils contiennent, et que lesdits hydrocarbures sont réinjectés dans le "brut stabilisé" provenant du traitement de dééthanisation. L'idée centrale de l'invention consiste donc : - à choisir de dééthaniser les effluents ou plus exactement L'huile provenant du premier séparateur, - à récupérer les hydrocarbures ayant olus de 3 atomes de carbone contenus dans Les gaz des effluents et/ou les gaz prove nuant de ladite dééthanisation. Par dééthanisation, on entend toute opération physique ayant pour but d'enlever la totalité de L'éthane contenu dans Les effluents et dans l'huile sortant du premier séparateur. Il va sans dire que rette dééthanisation est en partie déjà réalisée dans Le premier séparateur lorsque l'on y sépare les gaz volatils et une nule. Cette dééthanisation est réalisable par tout moyen physique connu comme par exemple le chauffage de L'huile à une température suffisante (de l'ordre de 70"C) et/ou une distiLlation dans une colonne classique. On notera également que cette dééthanisation provoquera l'élimination complète,du "brut stabilisé" recueilli,des produits plus légers que L'éthane contenus généralement dans les effluents, à savoir le méthane, l'azote, le gaz carbonique, L'hydrogène, l' rogèrG sulfuré ... La récupération des hydrocarbures contenant plus de 3 atomes de carbone contenus dans Les gaz peut se faire par divers moyens. Le moyen préféré selon L'invention consiste tout d'abord à refroidir les gaz jusqu a une température d'environ-150C (température à laquelle Les hydrates d'hydrocarbures commencent à se former),puis à sécher le gaz ainsi refroidi, puis à soumettre le gaz sec à une condensation à une température plus basse pouvant aller jusqu' à -40 C, les condensats provenant de ladite condensation étant récupérés et recyclés. Les modes de réalisation du procédé selon l'invention peuvent être différents selon notamment la composition et les condi tions (pression, température) des effluents. Les exemples non Limitatifs ci-après illustrent ces principaux modes de réalisation. Lesdits exemples se réfèrent aux figures 1 à 5 qui donnent des exemples de schémas d'installation. ExemDle 1 Cet exemple, le plus général, est illustré par la figure 1. Sur cette figure, on a représenté - en 1, L'arrivée des effluents de puits dans l'installation ; - en 2, le premier séparateur; ce premier séparateur est constitué d'un simple réservoir dans lequel les effluents sont détendus jusqu a une pression qui peut être de l'ordre de 20 à 25 bars; de ce premier séparateur, on extrait, d'une part, un gaz - tuyauterie 3 - et, d'autre part, une huile - tuyauterie 4; - compte tenu des conditions régnant dans le premier séparateur 2, ledit gaz 3 et ladite huile 4 sont admis dans une colonne de distillation 5 dans laquelle on réalise la dééthanisation; comme il a été indiqué, les conditions opératoires utilisées dans cette colonne sont telles que la totalité de ltéthane contenu dans le gaz 3 et L'huile 4 est extraite par la tuyauterie 6; - le gaz de la tuyauterie 6 contenant l'ensemble des gaz plus légers que le propane, mais contenant également des hydrocarbures plus lourds que L'éthane, est envoyé dans un réfrigérateur 7 où il est refroidi à -15 C puis dans un séparateur 8; de ce sépara teur, on extrait, d'une part, le gaz - tuyauterie 9 - qui est envoyé dans un sécheur 10 et, d'autre part, le liquide qui est recyclé au haut de la colonne de distillation 5 par la tuyauterie 11; - le gaz sec sortant du sécheur 10 est refroidi aux alentours de -350C/ 400C (ici -380C) dans un échangeur 12 d'od i-1 est envoyé dans un sépara- teur 13 ; de ce séparateur, il sort, d'une part, un gaz (canalisation 14) que l'on envoie généralement vers une torche et, d'autre part, en 15, un liquide qui est recyclé dans le séparateur 8 ; - Le brut stabilisé sort de la colonne de distillation en 16; ce brut contient bien évidemment Les hydrocarbures plus lourds que l'éthane provenant du séparateur 13. Exemole 2 Dans le cas où en se référant à la figure 1 les gaz sortant de la colonne de distillation 5 par la canalisation 6 sont déjà à une température de l'ordre de-15 C, il est inutile de réaliser un abaissement de la température desdits gaz et le schéma de l'installation peut être légèrement simplifié. Le nouveau schéma est représenté sur la figure 2. Les gaz sortant par la canalisation 6 sont envoyés directement dans un sécheur 17 et, de là, dans une colonne de distillation 18 dans laquelle on réalise un premier fractionnement sommaire entre une partie gazeuse sortant en 19 et qui sera ultérieurement refroidie à -38 C et une partie liquide qui sera recyclée au haut de la c-icnne de distillation 5. Exemples 3 et 4 Dans le cas ou la pression au premier séparateur est trop faible pour permettre un traitement efficace dos gaz par réfrigera- tion (et surtout si ces gaz contiennent des qu3r.ti es très importantes de composants légers), il est souhaitable de recomprimer lesdit gaz aux alentours de 20 à 25 bar minimum avant de les traiter. On pourra donc utiliser un des schémas représentés sur les figures 3 et 4. Le schéma représenté sur la figure 3 diffère de celui représenté sur la figure 1 uniquement par le fait que Les gaz sortant du premier séparateur sont comprimés avant d'être envoyés dans la tuyauterie 6 de la figure l. Le schéma représenté sur la figure 4 s'analyse comme suit : - alimentation en effluents légers 1; séparateur 2; huile sortant du séparateur par la canalisation 4; - Ladite huile est envoyée dans un réchauffeur 21 dans lequel, à pression atmosphérique, Huile est portée à environ 700C; à cette température, on a réalisé avec certitude la dééthanisation de ladite huile; - le gaz sortant de 21 et le gaz sortant par la canalisa tion 3 du séparateur 2 sont recorprimes ; le mélange est ensuite refroidi à-150C et arrenté dans un séparateur 22 - le gaz sortant de ce séparateur est séché, refroidi à -38 C et envoyé dans un séparateur 13; - le liquide sortant dudit séparateur 13 et le liquide sortant du séparateur 22 sont envoyés dans une colonne de distillation 23 ou sont séparés, d'une part, des liquides (hydrocarbures contenant plus de 2 atomes de carbone) qui sont recyclés dans le brut sortant du réchauffeur 21 et, d'autre part, des gaz qui sont envoyés à la torche. Exemple 5 I1 est également possible sans sortir du cadre de la présente invention, sains avoir à utiliser des quantités notables de calories lorsque l'on dispose d'hydrocarbures légers (à savoir propane contenant éventuellesent du butane) liquides. Le système à utiliser est représenté sur la figure 5. Dans cette réalisation, le séparateur atmospherique qui constitue le dernier équipement du système normal de séparation multiétagée est remplacé par une tour (24) d'absorption-strippage. Le brut venant de l'avant dernier séparateur est envoyé (25) sur le plateau de tête de ladite tour alors que les hydrocarbures légers (propane et butane) sont envoyés (26) sur le plateau de fond. La tour est ouverte à température et à pression ambiantes ou voisines de l'ambiante. les hydrocarbures légers étant liquides lors de leur introduction dans la tour se vaporisent en générant un gaz qui - est un bon produit pour dééthaniser le brut - va saturer le brut dééthanisé en C3 - C4. Il est bien entendu que les hydrocarbures légers utilisés peuvent provenir d'un traitement quelconque du brut dans l'installation de la figure 5 le brut traité et stabilisé est extrait en 27 et l'éthane est extrait en 28. 000 Les avantages du procédé selon l'invention sont narbreux, notamment - on récupère et on inclut dans le brut stabilisé une quantité importante de produits valorisables qui était envoyée a la torche avec le gaz (hydrocarbures ayant plus de 2 atomes de carbone), - on prépare un "brut stabilisé" dont les propriétés (notamment tension de vapeur) sont plus constantes. De Q fait, le brut stabilisé est plus facile à stocker et à transporter. Il subit, lors du stockage et du transport, des pertes moins importantes et la sécurité des stockages s'en trouve améliorée, - le "brut stabilisé" obtenu a un degré API supérieur à celui d'un brut stabilisé obtenu par les procédés antérieurs connus. Pour donner une idée des résultats que l'on peut obtenir en mettant en oeuvre le procédé selon l'invention (par rapport a celui obtenu en mettant en oeuvre un procédé réalisant, selon l'art antérieur, une stabilisation par trois détentes successives à 25, 5 et l bar), on donne ci-après un tableau comparatif typique des compositions molaires des produits obtenus dans les deux cas - Effluent de départ, - Brut stabilisé selon l'art antérieur (3 détentes) - Brut stabilisé selon l'invention. TABLEAU UNIQUE Composition Effluent Huile stabilisée Huile stabilisée de départ par détente selon l'invention (3 détentes) C 2 22,83 0,14 N2 15,44 0,00 C1 758,65 1,23 C2 129,63 2,99 0,2 C3 128,68 14,48 25,00 C4 61,30 16,08 46,87 nC4 61,69 21,31 54,66 C5 43,80 25,12 43,09 nC5 26,78 17,04 26,55 C6 56,69 47,52 56,66 PE 2000C 43,65 40,43 43,65 2690C 109,53 108,92 109,53 374 C 85,64 85,49 85,64 4930C 87,00 86,99 87,00 6200C 62,73 62,73 62,73 7560C 29,89 29,89 29,89 903-OC 19,96 19,96 19,96 10410C 12,29 12,29 12,29 11790C 66,09 66,09 66,09 TOTAL 1822,27 658,70 769,63 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement des effluents des champs pétroliers, caractérisé en ce que lesdits effluents sont détendus dans un premier séparateur d'où l'on recueille séparément un gaz et une huile, qu'au moins ladite huile est soumise à un traitement de dééthanisation, que les gaz provenant du premier séparateur auxquels sont éventuellement ajoutés les gaz provenant dudit traitement de dééthanisation sont traités de façon à en extraire les hydrocarbures contenant au moins 3 atomes de carbone qu'ils contiennent, et que lesdits hydrocarbures sont réinjectés dans le "brut stabilisé" provenant du traitement de dééthanisation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement de dééthanisation est effectué par chauffage de l'huile jusqu'à une température d'environ 70 C, sous pression atmosphérique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement de dééthanisation est effectué dans une colonne de distillation. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits effluents liquides sont introduits en tête d'une colonne d'absorption opérant à la pression proche de la pression atmosphèrique et que ladite colonne est alimentée à sa base par des hydrocarbures en C3 et C4 obtenus dans le traitement ultérieur du gaz. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite extraction des hydrocarbures contenant au moins 3 atomes de carbone est réalisée par refroidissement desdits gaz à une température d'environ -1 50C, puis par séchage de ces gaz, puis par condensation des gaz secs à une température plus basse pouvant aller jusqu'à 400 C.