Brevet FR2802644A1 — publié le 20010622

L'objet la présente invention se situe principalement dans le domaine de l'analyse et du traitement des dépôts dans les eaux, ou effluents, en circulation, et plus précisément concerne une méthode et un dispositif pour evaluer les risques de formation de dépôts inorganiques et/ou organiques dans ces eaux ou effluents. L'invention permet également d'évaluer le caractère entartrant des eaux de refroidissement essentiellement en vue de leur recyclage. De plus, l'invention peut permettre d'étudier des phénomènes de corrosion. La présente invention a, notamment pour application l'évaluation de la potentialité de formation de dépôts inorganiques et/ou organiques dans les fluides par exemple ceux issus de l'exploitation d'une formation souterraine renfermant du pétrole et du gaz. Cette évaluation peut se faire dans des conditions dynamiques de production, à savoir en température et en pression, par exemple en conditions de fond de puits. Il n'est pas actuellement facile d'évaluer correctement la formation de depôts induits in situ dans une eau par suite de l'élévation du pH résultant de l'évaporation d'une eau de refroidissement, ni ceux résultant du melange de deux eaux incompatibles lors de l'exploitation d'un réservoir pétrole ou de gaz. Dans les deux cas, il se forme dans des conditions bien précises de température et de pression des solides minéraux tels des sels de calcium, de baryum, ou de strontium, pour ne citer que les plus nocifs pour l'économie et la sécurité des opérations. Il en est même pour les dépôts organiques, tels que les paraffines, asphaltènes résultant de la modification des caractéristiques physico chimiques des fluides véhiculés. méthodes d'évaluation actuellement utilisées consistent essentiellement en des mesures discontinues sur des mélanges de fluides synthétiques. Des exemples de ces méthodes discontinues sont décrits dans documents SPE 56776 (Annual Technical Conférence Exhibition- Houston, Texas, 3-6 October 1999) et NACE dans Corrosion 99 , Paper No 111. connaît le document EP-A-676637 qui décrit un dispositif pour la mesure de la variation de masse d'une électrode au cours d'une réaction électrochimique, le dispositif comprenant une microbalance à quartz. Ce document décrit un perfectionnement de l'appareil de mesure par une microbalance à quartz dont l'électrode de travail est balayée par un jet de forme spécifique. On connaît également le document FR-2743634 qui décrit méthode de contrôle du pouvoir entartrant d'une eau s'écoulant à travers un canal d'une géométrie déterminée, à partir d'une mesure de la masse des dépôts à l'aide d'une microbalance à quartz. Ce document décrit dispositif qui permet de suivre in situ, ou de préférence en dérivation du circuit principal l'évolution du dépôt formé dans une eau de refroidissement. présente invention est une solution alternative à l'utilisation d'une microbalance à quartz, présentant certains avantages, notamment d'être facilement mise en oeuvre en pression et en température. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif pour évaluer les dépôts et/ou la corrosion résultant d'un fluide. Ce dispositif comporte une aiguille en contact avec le fluide, des moyens de mise en vibration de l'aiguille, moyens de mesure de la vibration effective de l'aiguille, des moyens d'interprétation de la variation de la vibration de l'aiguille pour caractériser la tendance dudit fluide à déposer et/ou à corroder. dispositif peut comporter une électrode de travail, électrode de référence et une électrode auxiliaire, l'électrode de travail étant constituée par l'aiguille. électrodes peuvent être reliées à un potentiostat, ou galvanostat, pour régler le potentiel, ou un courant, entre électrodes. dispositif peut être disposé sur une conduite dans laquelle circule ledit fluide. L'aiguille peut être adaptée à supporter la pression la température. L'invention concerne également une méthode d'évaluation des dépôts et/ou de la corrosion résultant d'un fluide, dans laquelle on effectue étapes suivantes - on place une aiguille en contact avec ledit fluide, - on met en vibration ladite aiguille à une fréquence déterminee, - on mesure la vibration effective de ladite aiguille, - on interprète une variation de la fréquence de vibration de l'aiguille pour caractériser la tendance du fluide à déposer et/ou à corroder. peut déduire de ladite variation une relation entre masse déposée l'aiguille et le temps. On peut placer une électrode de référence et une électrode auxiliaire proches de ladite aiguille connectées à un potentiostat, ou un galvanostat, l'aiguille étant également connectée au potentiostat, ou au galvanostat, pour qu'elle joue le rôle d'une électrode de travail. On peut appliquer un potentiel entre lesdites électrodes façon à accélérer certains dépôts sur l'aiguille, tout en enregistrant l'intensité de courant en fonction du temps. La présente invention peut être appliquée à la détermination du pouvoir entartrant d'une eau. Elle peut aussi être appliquée à la détermination des dépôts organiques, ou des dépôts minéraux, provoqués par un effluent. L'invention peut être appliquée à la détermination de la corrosivité d'un fluide. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple, nullement limitatif, illustré par la figure 1 unique ci-après annexée. la figure 1, un dispositif 1 est disposé sur une canalisation 2 de transport d'un fluide pouvant provoquer des dépôts minéraux, tels que carbonate de calcium, de magnésium, sulfate de strontium, calcium, baryum,... des dépôts organiques, tels que asphaltènes, hydrates, paraffines,. ou développer des phénomènes de corrosion. Le dispositif 1 selon l'invention comporte une aiguille dont une extrémité plongée dans la conduite, directement au contact du fluide. L'aiguille 3 se prolonge dans un réceptacle 4 qui contient - des moyens de mise en vibration 5 de l'aiguille, exemple des électroaimants excités de façon à entretenir une vibration de l'aiguille; - des moyens de mesure 6 de la fréquence de vibration effective de l'aiguille ; - moyens mécanique de tenue de l'aiguille pour assurer le contrôle de la vibration. La nature du matériau de l'aiguille peut être identique à celle de la conduite, façon à pouvoir plus facilement évaluer les phénomènes de dépôts ou de corrosion de la conduite elle même. Une sonde de température 8 du fluide peut être placée à proximité du dispositif. On peut compléter les mesures par une sonde de pression 9. Ces deux mesures complémentaires peuvent faciliter la calibration du dispositif et l'interprétation des phénomènes, qu'ils soient de dépôts ou de corrosion. Le dispositif de mesure comporte une électrode de référence 10 disposée dans le voisinage de l'aiguille vibrante 3. Celle-ci joue le rôle d'une électrode de travail. Une électrode auxiliaire, ou contre- électrode 11 permet de créer la continuité du circuit électrique. Un potentiostat, ou un galvanostat, 12 relie les trois électrodes de travail 3, de référence 10 et auxiliaire 11. On impose sur l'électrode de travail un potentiel ou un courant. La ou les électrodes auxiliaires sont utilisées pour permettre la mesure de la variation d'intensité, de potentiel, due aux dépots sur l'électrode de travail. Un micro-ordinateur 13 traite et enregistre la variation d'intensité de courant, ou de potentiel, en fonction du temps (représentation 14), courbe qui renseigne la nature des dépôts et/ou du type de corrosion. Un générateur/analyseur de fréquence, adjoint au potentiostat 12, permet des mesures d'impédance complémentaires au mesures électrochimiques. moyens de vibration 5 et les moyens de mesure de la fréquence de vibration 6 du dispositif 1 sont reliés par des conducteurs 16 et 17 à une boite 18 de traitement des informations qui joue le rôle d'une interface avec le micro-ordinateur 13. fonction de la vibration effective de l'aiguille 3, et compte tenu de la vibration appliquée à l'aiguille, on déduit de la comparaison entre l'excitation et la mesure un paramètre qui représente l'évolution relative de la résonance propre de l'aiguille. La variation la fréquence de vibration indique : soit une variation de viscosité du fluide, soit un dépôt de matiere sur l'aiguille, soit une perte de matière par corrosion. Les mesures traitées dans l'interface 18 et introduites dans le micro ordinateur 13 permettent d'obtenir, par exemple, la représentation 15 qui donne masse de dépôts sur l'aiguille en fonction du temps. aiguille vibrante destinée à la mesure la viscosité d'un fluide circulation, par exemple le modèle MI4I, fabriqué par la société SOFRASER (France) peut être utilisée pour être incorporée au dispositif 1. principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : aiguille vibre à une certaine fréquence compte tenu l'excitation en vibration, de la masse de l'aiguille, de sa forme, de fréquence propre. Lorsque l'un des ces paramètres change, la vibration de l'aiguille change, avec une même excitation. C'est ce changement de vibration que l'on enregistre et que l'on traite pour déduire, selon les circonstances et le type de fluide en circulation, la nature et la masse des dépôts, perte de matière par corrosion. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à un dispositif intégré à une canalisation, mais peut être appliquée à un réacteur chimique, à un puits producteur d'hydrocarbures pour évaluer la nature et la quantité des dépôts. L'aiguille peut être disposée dans toutes les positions, par exemple verticalement ou horizontalement. présente dispositif peut aussi être intégré à une installation de traitement d'eau industrielle, par exemple du type décrit dans le document FR-2743634. dispositif selon l'invention présente clairement, par sa constitution structurelle, l'avantage de pouvoir facilement être mis en oeuvre pour effectuer des évaluations sur des fluides sous pression et/ou en temperature. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour évaluer les dépôts et/ou la corrosion résultant d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une aiguille en contact avec ledit fluide, des moyens de mise en vibration (5) de ladite aiguille, des moyens de mesure de la vibration (6) effective de ladite aiguille, des moyens d'interprétation ( 13) la variation de la vibration de l'aiguille pour caractériser la tendance dudit fluide à déposer et/ou à corroder. 2) Dispositif selon la revendication 1, qui comporte une électrode travail (3), une électrode de référence (10) et une électrode auxiliaire (11), ladite électrode de travail étant constituée par ladite aiguille. 3) Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdites électrodes sont reliées à un potentiostat 12, ou un galvanostat, pour régler le potentiel, ou un courant, entre électrodes. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, disposé sur une conduite (2) dans laquelle circule ledit fluide. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite aiguille est adaptée supporter la pression et la température. 6) Méthode d'évaluation des dépôts et/ou de la corrosion résultant d'un fluide, caractérisée en ce que l'on effectue les étapes suivantes - on place une aiguille en contact avec ledit fluide, - on met en vibration ladite aiguille à une fréquence déterminée, - on mesure la vibration effective de ladite aiguille, - on interprète une variation de la fréquence de vibration l'aiguille pour caractériser la tendance dudit fluide à déposer et/ou à corroder. Méthode selon la revendication 6, dans laquelle on déduit ladite variation une relation entre la masse déposée l'aiguille et le temps. Méthode selon l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle on place une électrode de référence et une électrode auxiliaire proches de ladite aiguille connectées à un potentiostat, ou un galvanostat, l'aiguille étant également connectée potentiostat, ou au galvanostat, pour qu'elle joue le rôle d'une électrode de travail. Méthode selon la revendication 8, dans laquelle on applique potentiel entre lesdites électrodes de façon à accélérer certains dépôts sur l'aiguille, tout en enregistrant l'intensité de courant en fonction du temps. 10)Méthode selon l'une des revendications 6 à 9, appliquée à la détermination du pouvoir entartrant d'une eau. 1)Méthode selon l'une des revendications 6 à 9, appliquée à détermination des dépôts organiques provoqués par effluent. 12)Méthode selon l'une des revendications 6 à 9, appliquée à détermination des dépôts minéraux provoqués par un effluent. 13)Méthode selon l'une des revendications 6 à 9, appliquée à la détermination de la corrosivité d'un fluide.