Brevet FR2902860A1 — publié le 20071228

L'invention concerne le domaine d'exploitation des bruts lourds présentant 5 notamment l'inconvénient d'avoir une trop forte viscosité. La méthode selon l'invention a pour objet de réduire la perte de charge lors du transport des bruts lourds par pipeline en agissant sur sa viscosité. Les huiles lourdes sont définies comme étant les pétroles bruts dont la densité API est inférieure à 20. Ces huiles, dont les réserves mondiales sont du même ordre de grandeur 10 que l'ensemble des huiles conventionnelles, sont caractérisées par une forte teneur en asphaltènes et par une viscosité élevée, pouvant atteindre jusqu'au million de centipoises à la température du réservoir. De ce fait, leur transport par pipeline est beaucoup plus difficile que celui des pétroles bruts conventionnels. Le transport par pipeline des bruts lourds suppose que la viscosité soit suffisamment faible compte tenu de la dimension des 15 lignes de transport et de la puissance des installations de pompage, choisies selon l'optimum économique. Il existe différentes méthodes connues de l'homme de l'art qui permettent de transporter des huiles lourdes par pipeline. Ce sont par exemple le chauffage, la dilution, la mise en émulsion aqueuse, la lubrification pariétale ou "Core Annular Flow", ou encore le 20 raffinage partiel du brut sur le site de production avant transport. Le chauffage est un moyen efficace de réduire notablement la viscosité des huiles lourdes. Mais, en fonction des caractéristiques du brut à transporter, il peut être nécessaire de porter le fluide à des températures relativement élevées, parfois supérieures à 100 C, pour obtenir une viscosité compatible avec les installations industrielles. En outre, il est important de maintenir la température du fluide à ce niveau tout au long de la conduite, ce qui suppose l'isolation thermique des conduites, et parfois l'installation d'unités de chauffage conjointement aux installations de pompage. La mise en émulsion du brut dans de l'eau est aussi un moyen employé. Dans cette technique, le brut est transporté sous forme de fines gouttelettes dans une phase continue principalement constituée d'eau. Afin de garantir la stabilité de l'émulsion tout au long du pipeline, il est nécessaire d'ajouter à l'eau des additifs tensioactifs judicieusement choisis. Ces tensioactifs doivent en outre permettre de manière simple, à la fois l'inversion de l'émulsion à l'arrivée à la raffinerie et la récupération du brut anhydre et le traitement de l'eau polluée. Le "Core Annular Flow" consiste à transporter le brut entouré d'un film d'eau. C'est la méthode la plus efficace pour réduire les pertes de charges, celles-ci étant presque comparables à celles obtenues avec de l'eau. Cette technique est décrite par exemple dans le brevet US-4753261. Malheureusement, cette technique présente des difficultés liées à la stabilité de l'écoulement, à la salissure au cours du temps des parois du pipeline et surtout à la difficulté de redémarrage en cas d'arrêt non programmé de la production. C'est ainsi qu'à ce jour, ce mode de transport n'a été que peu employé. Une autre méthode pouvant être envisagée pour amener la viscosité du brut à une valeur compatible avec son transport par pipeline, est le raffinage partiel sur le site de production. Un exemple en est donné dans le brevet US-5110447. Cette méthode suppose des investissements importants ainsi que des coûts opératoires élevés dus à la multiplication du nombre d'unités de viscoréduction sur site. Afin de diminuer la viscosité des huiles lourdes, il est courant de les diluer par des solvants. Les solvants utilisés sont des coupes hydrocarbonées, comme les condensats ou le naphta. Cette méthode est basée sur le fait que la viscosité des bruts lourds est fortement réduite par l'ajout d'un solvant peu visqueux. Il est généralement admis que pour obtenir une réduction de viscosité suffisante pour permettre le transport d'une huile lourde par pipeline, la quantité de solvant léger à ajouter se situe entre 10 et 50% en volume. Lorsque ce procédé est utilisé, il comporte le plus souvent un second pipeline qui permet le recyclage du solvant après séparation par distillation à la raffinerie. Ce procédé peut être considéré comme le plus efficace pour le transport des bruts lourds. Malgré des investissements importants, il permet le transport de l'huile sans risque particulier, même en cas d'arrêt prolongé de production. En outre, le fait de diluer le brut facilite certaines opérations comme la séparation de l'eau de production. Cependant, le volume à transporter est majoré, et le coût du solvant n'est pas négligeable, ainsi que sa séparation éventuelle du brut afin de le recycler. Une des améliorations possibles à la dilution des bruts lourds consiste à améliorer le procédé de façon à obtenir la viscosité requise pour le transport par pipeline en utilisant un volume moindre de solvant. Ainsi, la présente invention concerne une méthode d'optimisation du transport de bruts lourds, dans laquelle on effectue l'adjonction au brut d'au moins un solvant. Selon l'invention, on ajoute sous pression une quantité déterminée de diméthyléther (DME). La pression d'adjonction peut être au moins d'environ 4 bars. Le solvant peut comporter du naphta. On peut récupérer le DME par au moins une étape de détente du brut fluidifié. On peut récupérer le DME par au moins une étape de distillation du brut fluidifié. La quantité de DME en masse peut être comprise entre 1 et 25% du brut. La quantité de DME en masse peut être comprise entre 4 et 10% du brut. L'objet de la présente invention est d'améliorer le procédé de dilution d'un brut lourd. Il a été mis en évidence que l'addition sous pression de DME (diméthyléther), conduit à une diminution notable de la viscosité du brut. Dans le cas où un premier solvant est utilisé, l'adjonction sous pression de DME montre une modification des paramètres de solubilité du solvant utilisé, en particulier une amélioration notable de l'efficacité de dilution du solvant considéré. De plus, la récupération du DME en amont de la raffinerie est grandement facilitée par la nature même du DME. Ainsi la présente invention concerne une méthode de dilution des bruts lourds sous pression. Il a été mis en évidence que des conditions bien choisies de pression et de température permettaient l'incorporation de diméthyléther au brut et/ou à un solvant utilisé. Une amélioration de la dilution s'en trouve marquée. La présente invention permet, en effet, non seulement d'augmenter la polarité du diluant, mais aussi de diminuer fortement sa viscosité inhérente. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter à ces modes de réalisation. Exemple 1 Un pétrole brut lourd vénézuélien de densité 8,5 API a une viscosité de 940 Pa.s à 5 15 C et à 5 bars. Ce brut est dilué à hauteur de 22,5% en masse avec du naphta. La viscosité du pétrole brut passe alors à 0,525 Pa.s à 15 C et à 5 bars. Exemple 2 Le pétrole brut précédent est dilué avec du naphta à hauteur de 11,5% en poids. Du 10 DME liquide (diméthyléther) est alors introduit sous 5 bars et à 15 C jusqu'à obtenir une viscosité de 0,525 Pa.s. La masse de DME requise est mesurée. Le pourcentage de dilution est alors calculé, il correspond à 15% massique de diluants, avec un rapport massique DME/naphta = 0,36. Exemple 3 15 L'introduction de DME liquide est poursuivie à la fin de l'exemple 2 jusqu'à obtenir une viscosité de 0,04 Pa.s à 15 C et sous 5 bars. La masse de DME requise pour obtenir cette valeur est mesurée. Le pourcentage de dilution calculé correspond à 23,4% massique avec un rapport massique DME/naphta = 1,4. A titre de comparaison, un mélange de pétrole brut est dilué avec du naphta à hauteur de 23,4% massique, la viscosité obtenue est 20 de 0,34 Pa.s à 15 C sous 5 bars. L'efficacité de l'introduction sous pression de DME est clairement visible. Exemple 4 Un pétrole brut canadien a une viscosité de 205 Pa.s à 15 C et sous 5 bars. Ce brut est dilué à hauteur de 22,5% en masse avec du naphta. La viscosité du pétrole brut passe alors à 0,23 Pa.s à 15 C et à 5 bars. Exemple 5 Le pétrole canadien utilisé dans l'exemple 4 est dilué avec du naphta à hauteur de 11,5% en masse. Du DME liquide (diméthyléther) est alors introduit sous 5 bars et à 15 C jusqu'à obtenir une viscosité de 0,23 Pa.s. La masse de DME requise est mesurée et le pourcentage de dilution calculé correspond à 19,8% massique, avec un rapport massique DME/naphta = 0,2. A titre de comparaison, un mélange de pétrole brut est dilué avec du naphta à hauteur de 19,8% massique, la viscosité obtenue est de 0,41 Pa.s à 15 C sous 5 bars. Les exemples précédents ont été complétés en effectuant des essais à une température ambiante supérieure: 25 C. Exemple 1 bis Un pétrole brut lourd vénézuélien de densité 8,5 API a une viscosité de 200 Pa.s à 25 C et à 4 bars. Ce brut est dilué à hauteur de 22,5% en masse avec du naphta. La viscosité du pétrole brut passe alors à 0,265 Pa.s à 25 C et à 4 bars. Exemple 2 bis Le pétrole précédent est dilué avec du naphta à hauteur de 11,5%. Du DME sous forme gazeuse (diméthyléther) est alors introduit sous 4 bars et à 25 C jusqu'à obtenir une 6 viscosité de 0,265 Pa.s. La masse de DME requise est mesurée. Le pourcentage de dilution est alors calculé, il correspond à 17% massique avec un rapport massique DME/naphta = 0,4. Exemple 4 bis Un pétrole brut canadien a une viscosité de 30 Pa.s à 25 C et sous 4 bars. Ce brut est dilué à hauteur de 22,5% en masse avec du naphta. La viscosité du pétrole brut passe alors à 0,168 Pa.s à 25 C et à 5 bars. Exemple 5 bis Le pétrole canadien précédent est dilué avec du naphta à hauteur de 11,5%. Du DME gazeux (diméthyléther) est alors introduit sous 4 bars et à 25 C jusqu'à obtenir une viscosité de 0,168 Pa.s. La masse de DME requise est mesurée. Le pourcentage de dilution calculé correspond à 17% massique, avec un rapport massique DME/naphta = 0,4. Les essais précédents démontrent clairement l'efficacité du DME comme fluidifiant d'un brut provenant directement d'un puits de production, ou préalablement dilué par exemple avec du naphta. Les quantités de DME injecté sous pression sont déterminées en fonction de la nature du fluide à fluidifier, notamment de sa viscosité initiale, et de la viscosité finale recherchée dans une situation d'exploitation donnée. Le brut dilué ayant été transporté à l'entrée de l'installation de raffinage, la première étape comporte des moyens, par exemple de distillation, pour récupérer les solvants, et en particulier le DME. Une simple détente permet de vaporiser le DME et de le récupérer sous foune gazeuse. Cette étape opérationnelle présente un grand avantage économique dans l'ensemble du processus. La dilution du brut lourd peut se faire en fond de puits de production, en aval de la tête de puits en surface, ou dans une ligne de transport intermédiaire. REVENDICATIONS 1. Méthode d'optimisation du transport de bruts lourds d'hydrocarbures, dans laquelle on effectue l'adjonction audit brut d'au moins un solvant, caractérisée en ce que l'on ajoute sous pression une quantité déterminée de diméthyléther (DME). 2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite pression est au moins d'environ 4 bars. 3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ledit solvant comporte du naphta. 4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle on récupère le DME par au moins une étape de détente du brut fluidifié. 5. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle on récupère le DME par au moins une étape de distillation du brut fluidifié. 6. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la quantité de DME en masse est comprise entre 1 et 25% du brut. 7. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la quantité de DME en masse est comprise entre 4 et 10% du brut.