Brevet FR2753912A1 — publié le 19980403

1î 2753912 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de filtrage de particules dans des fluides. Le procédé selon l'invention peut servir pour toutes sortes d'applications o l'on a à séparer mécaniquement des particules de sections différentes pour ne retenir que celles de sections inférieures à un certain seuil. C'est le cas notamment dans les industries pétrolières o l'on cherche à isoler mécaniquement certaines fractions lourdes du pétrole, qu'il s'agisse de résines dont le diamètre moyen peut varier entre quelques 10 à 70 Àngstrôms (À), ou d'asphaltènes dont le diamètre moyen est compris dans la fourchette 10-200 À. C'est le cas également quand on a à sélectionner des polymères, des protéines etc. Elle trouve aussi des applications notamment en physico-chimie o il s'agit d'étudier par exemple la répartition (sous forme d'histogramme par exemple) des différents constituants d'un mélange en fonction d'un critère qui peut être soit leur section, soit leur volume ou encore leur masse molaire. Ce type d'analyse est généralement conduit en étudiant au préalable le spectre de diffusion des rayons X et/ou des neutrons en fonction de l'angle ou du vecteur de diffusion. Pour passer de ce spectre à la répartition recherchée, il est nécessaire de choisir un modèle géométrique représentatif de la répartition des particules en ce qui concerne aussi bien leur forme: sphères, disques etc., que leurs sections. Connaître par un filtrage sélectif la répartition des particules dans certaines fourchettes de taille, permet de lever les incertitudes sur le modèle et par conséquent d'arriver plus sûrement à l'histogramme recherché. Différents types de filtre existent avec des capacités de filtrage variées. Parmi les filtres connus, on peut citer par exemple ceux à base d'esters cellulosiques, de polytétrafluoroéthylène ou de difluorure de polyvinylidène. Ils présentent des pores avec des diamètres moyens relativement grands qui peuvent varier entre plusieurs centaines et plusieurs milliers d'Angstrôms avec des températures maximales d'utilisation de l'ordre de 100 C à 200 C On connait également les filtres réalisés à partir de zéolites dont les pores peuvent être extrêmement fins, de l'ordre de quelques A, qui ont reçu des 2 2753912 applications très variées en chimie notamment, et qui servent par exemple pour sélectionner les molécules à chaînes linéaires. Mais leur coût est relativement élevé. Le procédé de filtrage selon l'invention est caractérisé en ce que l'on fait passer les substances à filtrer au travers d'un élément filtrant réalisé à partir d'une roche poreuse prélevée dans le sous-sol, présentant des pores de section adaptée à la taille des particules à filtrer, cette roche pouvant être par exemple une roche-mère avec des micropores de diamètre inférieur à quelques dizaines d'Angstrôms, ou pour d'autres applications éventuellement dans une roche-réservoir. Suivant un mode de mise en oeuvre, le procédé comporte en outre une élimination thermique des substances retenues dans l'élément filtrant en portant la roche poreuse à une température de plusieurs centaines de OC. Le procédé peut comporter par exemple une obturation sélective de pores de la roche poreuse par une injection d'une substance de colmatage (de l'araldite par exemple) à une pression bien définie choisie en fonction de la pression capillaire. régnant dans les pores à boucher, dans le cas o le diamètre des pores de la roche présente une trop grande disparité compte-tenu des la section des particules à filtrer. Pour renforcer la sélectivité du filtrage, il est possible encore de superposer deux éléments filtrants, l'un au moins d'entre eux étant réalisé à partir d'une roche poreuse, l'autre pouvant être par exemple un filtre du commerce. Le dispositif de filtrage selon l'invention comporte un un boitier renfermant un élément filtrant réalisé à partir d'une roche poreuse pourvue de pores naturels de section adaptée à celle des particules à filtrer. Pour certaines substances à filtrer, on peut utiliser un élément filtrant réalisé à partir d'une roche-réservoir. Pour d'autres, présentant des particules plus fines, on peut utiliser un élément filtrant tiré d'une roche-mère avec des micropores de diamètre inférieur à quelques dizaines d'Angstrôms et compris par exemple dans la fourchette 10A Le dispositif de filtrage peut servir par exemple à filtrer des particules de résines ou d'asphaltènes en suspension dans des fluides pétroliers L'utilisation d'un tel filtre est avantageuse car l'élément filtrant peut être taillé à partir de roches poreuses facilement disponibles. Lorsqu'il s'agit de roches-mères juOuoAilo/iw suoissoid sop e iuolnoiop os soouomu luos mb uo. lell!j op suoil jdo çz sol onb snId lueine,p mooo lo (oldmoxo ied sou.lleqdse,p no sou!si op solnolied sol) so[eppolloo solnoliLed souIj soi1 op oldmoxo jed jiuoloi/ nod 'I.OA OI UO 'uoiq lUOtAUO3 o.ou-oqoo/ oun,nb ollm osnolod-oiomu oqaoj oun,p iliJed e s!lei olJljj. ufl b'0: s3ueqsou rqmotum f..................',............................................ .................................................. oz0'0-o00o0 sou0 lqdsp so[nomi.md OZO'O-IOO'O (soJodoJeqaum) soum- sopoJ i................66.6:i66........................................... .DTD: ........................a'.....i..DTD: .........................................................DTD: ooz-Oç (S30 ' ''31'i) SIOAi'OJ-SO-qOO'3' i" i" ' ' '............................................................. ...............................................DTD: ua aIllet. oz 0Z SOJO Um--soqJOJ Sop 10 SJIOAiOSi-sOIqOOJ Sop lUotUOA!lodSOI somod sop suoisuomip so aQlluo snoe.ipouuoum 'osoinlloa op ox!tum ioso uo olduoxo ird soosIleui oaSmlI!J op souaqmuOui op salod sop sonb.d suoIsuomUIp soI onb isum suo!lmo.lidde soueuo/ inod oS.mlllj led..uoalo e. oq3oqo uoj onb souo lueqdsep lo souisi op solno.l. d sop so^Aiosqo suoisuoump sol uosmiledumoo ed lo 'soloUm-soqaoo g5 sop soJod sop souyj snId dnooneoq soila 'soinqljooipXq soI jolinunDoe,s luouuoiA soll[nbsol suEp SJIOAIOSJ-SOqOo sop soiod sop soputre 1UOUIOAt leoiW sonb.dj suoisuotulmp sol 'oidumoxo,p alli e. aluoui soide-!o jmîitLdumoo neoiqel o'i osnolod oqaooi oun,p.l.ed e smileO/ oou.u onbsip un,p 9nmt.lsuoo luml[l.J luouI,?i un aoAe o2ell!j op io!l!oq un,p odno3 uo onb.uletqos onA oun iso '1-.1 e[ - 0 no oxouue uissop ne luuLJ9jg os uo 'J[lel.lu. uou oiduioxo,p ojlll e soade-[a l.uagp uoles!ilel op opom un,p uo!ld!Iosop I op oJnloo[ el e. luoll!.ewjdde uoiluoAuiI op so2elueAu lo soinbIlso ploueio soilne,G solod soI susp onuoloi onbiueSlo olo.:. lemu el op onbiu.uoql OrOA oed uoleuuui?,I. 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Le porte-filtre illustré à la Fig. 1, comporte par exemple un boitier 1 en deux parties: un élément-support 2 muni de joints d'étanchéité 3, pourvu à sa partie supérieure d'une cavité 4 pour un disque 5 taillé dans une roche poreuse avec un diamètre de pores adapaté au type de particules à filtrer, sur lequel vient se visser un couvercle 6. L'élément-support et le couvercle sont pourvus respectivement d'alésages axiaux 7, 8 communiquant l'un avec l'autre au travers du disque filtrant, ainsi que de moyens de fixation d'un conduit d'injection 9 et d'un conduit de sortie 10. Une vanne 11 est interposée sur le conduit de sortie par exemple. Dans le cas o le diamètre des pores de la roche poreuse utilisée présente une disparité telle que certaines particules à filtrer sont malgré tout susceptibles de passer au travers des pores les plus gros, il est possible d'obturer ceux-ci par une injection d'une substance telle que de l'araldite par exemple. Le bouchage sélectif est obtenu de manière connue en soi, en modulant la pression d'injection de la substance en fonction de la pression capillaire correspondant aux pores à obturer. Il est possible également de superposer deux éléments filtrants différents, l'un au moins étant réalisé dans une galette taillée dans une roche poreuse, de façon à diminuer la probabilité de passage des particules de diamètre supérieur à une certaine fourchette prédéfinie. Dans le boitier porte-filtre de la Fig. 1 par exemple, on peut superposer deux éléments filtrants. Le premier est par exemple une galette réalisée dans une roche- mère, telle que l'élément 5. Par dessus, on place un autre filtre, qu'il s'agisse d'un filtre classique à base d'esters cellulosiques par exemple, ou d'une autre galette taillée dans une autre roche poreuse avec des diamètres de pores plus gros, telle qu'une roche-réservoir. 2753912 REVENDICATIONS 1) Procédé de filtrage de particules dans des fluides, caractérisé en ce que l'on fait passer les substances à filtrer au travers d'un élément filtrant réalisé à partir d'une roche poreuse prélevée dans le sous- sol. 2) Procédé de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément filtrant est prélevé dans une roche-mère avec des micropores de diamètre moyen inférieur à quelques dizaines d' ngstrôms. 3) Procédé de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément filtrant est prélevé dans une roche-réservoir. 4) Procédé de filtrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une élimination thermique des substances retenues dans l'élément filtrant en portant la roche poreuse à une température de plusieurs centaines de C. 5) Procédé de filtrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une obturation sélective de pores de la roche poreuse par une injection d'une substance de colmatage à une pression bien définie. 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on renforce la sélectivité du filtrage en superposant deux éléments filtrants, l'un au moins d'entre eux étant réalisé à partir d'une roche poreuse. 7) Dispositif de filtrage de particules en suspension dans des fluides, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (1) renfermant au moins un élément filtrant (5) réalisé à partir d'une roche poreuse pourvue de pores naturels de section adaptée à celle des particules. 8) Dispositif de filtrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l"élément filtrant est taillé dans un échantillon de roche-mère. 6 2753912 9) Dispositif de filtrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l"élément filtrant est taillé dans un échantillon de roche-mère avec des micropores de diamètre moyen inférieur à quelques dizaines d'Angstrôms et comprise par exemple dans la fourchette 10AO 10) Dispositif de filtrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l"'élément filtrant est taillé dans une roche-réservoir. 11) Dispositif selon l'une des revendications 7-10, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un deuxième élément filtrant superposés à l'intérieur du boitier, l'un au moins étant réalisé à partir d'une roche poreuse. 12) Dispositif de filtrage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième élément filtrant est fabriqué à partir de substances poreuses. 13) Dispositif de filtrage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième élément filtrant est taillé dans une roche poreuse avec des diamètres moyens de pores différents des diamètres moyens de pores du premier élément filtrant. 14) Application du dispositif de filtrage selon l'une des revendications 7 à 13 pour filtrer des particules colloïdales telles que des résines ou des asphaltènes en suspension dans des fluides pétroliers. ) Utilisation du dispositif de filtrage selon l'une des revendications 7 à 13 pour l'étalonnage directe de spectres de diffusion de rayons X et/ou de neutrons.