Brevet FR2963962A1 — publié le 20120224

PRODUCTION DE VAPEUR ET SON APPLICATION A LA RECUPERATION ASSISTEE D'HYDROCARBURES DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de production de vapeur d'eau, ainsi que son application dans le cadre de la récupération assistée d'hydrocarbures. L'invention concerne également une installation de production de vapeur d'eau adaptée à la mise en oeuvre du procédé ci- dessus. ARRIERE-PLAN TECHNIQUE L'exploitation des réserves mondiales d'huiles lourdes immobiles ou d'huiles mobiles de forte viscosité dont la situation dans les formations souterraines est trop profonde pour permettre une extraction à ciel ouvert nécessite le recours à des procédés thermiques. Ceux-ci fournissent de la chaleur au réservoir pour chauffer les hydrocarbures, réduire leur viscosité et les rendre plus mobiles pour leur production. Les principaux procédés thermiques existants sont : - le drainage gravitaire assisté par la vapeur ; - le drainage par la vapeur ; et - la stimulation cyclique par la vapeur. Le drainage gravitaire assisté par la vapeur (SAGD) est une technique de récupération thermique selon laquelle des paires de puits horizontaux injecteurs et producteurs sont forés dans la formation avec un espacement typique de 5 m environ. La vapeur est injectée pour chauffer les hydrocarbures et les rendre mobiles, afin qu'ils coulent vers les puits producteurs sous l'effet de la gravité, assistée par une zone de vapeur de taille croissante. Il s'agit de la technique de récupération thermique la plus utilisée pour les huiles extra-lourdes que l'on trouve dans les réservoirs de sables bitumineux. Le drainage par la vapeur est une autre méthode selon laquelle de la vapeur est injectée dans des puits dédiés (verticaux, inclinés ou horizontaux) R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 situés autour, ou à côté, de puits producteurs selon une disposition prédéterminée. La stimulation cyclique par la vapeur est un procédé à puits unique, dans lequel la vapeur est injectée pendant une certaine durée, puis est laissée imprégner la formation souterraine et chauffer les hydrocarbures. Enfin, les hydrocarbures chauffés et l'eau de condensation sont produits par le même puits pendant une certaine durée. Pour tous ces procédés, on utilise de l'eau pour générer la vapeur, et la consommation d'eau associée à la génération de vapeur représente typiquement environ trois masses d'eau par masse d'hydrocarbures produits. La production thermique peut impliquer la consommation d'eau propre (eau d'aquifères d'eau douce ou d'aquifères salins, par exemple), mais des efforts importants sont accomplis pour maximiser le recyclage de l'eau sortant des puits producteurs dont une partie provient de la vapeur injectée qui s'est condensée. En général, on recycle entre 70 et 98 % de l'eau produite issue des puits de production. De plus, cette vapeur générée est de type saturée afin que les chaudières utilisées puissent accepter une eau partiellement déminéralisée. Les dispositifs de génération de vapeur peuvent prendre plusieurs formes, qui comprennent généralement les générateurs de vapeur de type chaudières une passe (« once through steam generators ») et plus rarement des chaudières conventionnelles de type ballon. Un générateur de vapeur de type une passe présente l'avantage d'une mise en oeuvre simple. Le traitement préalable de l'eau visant notamment à abaisser les teneurs en solides totaux dissous et en silice ne doit pas nécessairement être très poussé, le générateur de vapeur acceptant une qualité d'eau relativement faible (environ 50-100 ppm de silice au maximum et environ 1200 ppm de solides totaux dissous au maximum). La maintenance de ce générateur de vapeur est également aisée (raclage par boule en mousse). En revanche, seulement 80 % environ de l'eau entrant dans les générateurs de vapeur de type une passe est convertie en vapeur, et 20 % reste à l'état liquide. Cela entraîne une surconsommation en eau problématique. Une chaudière conventionnelle de type ballon comporte un ballon de séparation gravitaire liquide / vapeur dans la chaudière. Cette chaudière présente l'avantage de n'engendrer pratiquement aucune perte d'eau (c'est à dire que quasiment toute l'eau est convertie en vapeur), du fait que son fonctionnement est fondé sur la circulation naturelle du fluide et une qualité R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 d'eau élevée. Mais la maintenance de cette chaudière est plus complexe que celle des générateurs de vapeur une passe (elle nécessite généralement l'ouverture des différents équipement notamment du ballon pour un nettoyage mécanique), et la chaudière nécessite par ailleurs une qualité d'eau élevée, à savoir environ 5 ppm de silice au maximum, et environ 20 ppm de solides totaux dissous au maximum. Par conséquent, le traitement de l'eau avant l'entrée dans la chaudière est souvent difficile et coûteux. Dans certains cas, les technologies actuelles ne permettent pas d'atteindre de manière réaliste la qualité d'eau requise. Il existe donc un réel besoin de fournir un procédé et une installation de génération de vapeur d'eau améliorés, engendrant relativement peu de perte d'eau (c'est-à-dire convertissant la grande majorité de l'eau en vapeur), ne nécessitant pas une pureté d'eau excessive pour fonctionner correctement et / ou dont la maintenance soit relativement simple. RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne en premier lieu un procédé de production de vapeur d'eau, comprenant successivement : l'alimentation en eau d'une installation de production de vapeur comprenant une enceinte et des moyens de brûlage dans l'enceinte ; le transport de l'eau dans une zone radiante de l'enceinte, au cours duquel l'eau est chauffée et partiellement vaporisée ; le chauffage, la vaporisation et la séparation gravitaire liquide / vapeur de l'eau dans une unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur située au moins en partie dans une zone de convection de l'enceinte ; la récupération d'un flux de vapeur d'eau ; dans lequel la zone radiante de l'enceinte est plus proche des moyens de brûlage que la zone de convection de l'enceinte. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend un transport préliminaire de l'eau dans la zone de convection de l'enceinte, au cours duquel l'eau est chauffée et éventuellement partiellement vaporisée, avant le transport de l'eau dans la zone radiante de l'enceinte. Selon un mode de réalisation, le flux de vapeur d'eau récupéré représente au moins 85 %, de préférence au moins 90 %, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 %, idéalement au moins 97 %, voire R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 au moins 98 %, de l'eau alimentant l'installation de production de vapeur, en masse. Selon un mode de réalisation, l'eau entrant dans l'enceinte comprend moins de 2 ppm, ou moins de 5 ppm, ou moins de 10 ppm de silice, et / ou moins de 20 ppm, ou moins de 100 ppm, ou moins de 200 ppm, ou moins de 500 ppm de solides totaux dissous. Selon un mode de réalisation, de 30 à 80 %, de préférence de 35 à 75 %, de manière plus particulièrement préférée de 40 à 70 %, de manière tout particulièrement préférée de 45 à 65 % et idéalement de 50 à 60 % de l'eau est vaporisée lors de son transport dans la zone radiante ; et de 20 à 70 %, de préférence de 25 à 65 %, de manière plus particulièrement préférée de 30 à 60 %, de manière tout particulièrement préférée de 35 à 55 % et idéalement de 40 à 50 % de l'eau est vaporisée après son transport dans la zone radiante. Selon un mode de réalisation, de 50 à 90 %, de préférence de 60 à 80 %, idéalement de 70 à 75 % de la chaleur absorbée par l'eau l'est lors de son transport dans la zone radiante ; et de 10 à 50 %, de préférence de 20 à 40 %, idéalement de 25 à 30 % de la chaleur absorbée par l'eau l'est après son transport dans la zone radiante. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend le traitement de l'eau avant son alimentation de l'installation de production de vapeur, ledit traitement comprenant de préférence : l'écumage de l'eau ; et / ou le déshuilage de l'eau ; et / ou le traitement de contaminants minéraux contenus dans l'eau par : ^ précipitation d'ions contenus dans l'eau et élimination de la matière précipitée, comprenant de préférence l'adoucissement de l'eau par injection de chaux ; et / ou ^ réduction de la teneur en minéraux de l'eau par échange ionique sur une résine échangeuse d'ions ; et / ou traitement de l'eau par osmose inverse ; et / ou traitement de l'eau par évaporation ; et / ou injection d'agents de cristallisation et récupération d'espèces cristallisées ; et / ou injection d'agents inhibiteurs de dépôt de silice; et / ou adsorption de la silice. R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 35 Selon un mode de réalisation, l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur est située en partie dans la zone de convection de l'enceinte et en partie à l'extérieur de l'enceinte. L'invention concerne par ailleurs une installation de production de vapeur comprenant : une enceinte ; des moyens de brûlage dans l'enceinte ; une zone radiante et une zone de convection dans l'enceinte, la zone radiante étant plus proche des moyens de brûlage que la zone de convection ; au moins une ligne de transport d'eau pénétrant dans l'enceinte et disposée au moins partiellement dans la zone radiante ; une unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur alimentée par la ligne de transport d'eau et disposée au moins partiellement dans la zone de convection de l'enceinte ; une ligne de récupération de vapeur d'eau issue de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur. Selon un mode de réalisation, l'installation comprend une pluralité de lignes de transport d'eau disposées en parallèle. Selon un mode de réalisation, chaque ligne de transport d'eau comprend une partie amont essentiellement disposée dans la zone de convection et une partie aval essentiellement disposée dans la zone radiante. Selon un mode de réalisation, l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur comprend un ballon de séparation gravitaire, un collecteur, et des moyens de circulation entre le ballon de séparation gravitaire et le collecteur, une partie des moyens de circulation étant située dans la zone de convection de l'enceinte, et le reste de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur étant situé à l'extérieur de l'enceinte. Selon un mode de réalisation, l'installation comprend une ligne d'amenée d'eau alimentant des moyens de traitement de l'eau, la ligne de transport d'eau étant issue des moyens de traitement de l'eau, et les moyens de traitement de l'eau comprenant de préférence : une unité d'écumage ; et / ou une unité de déshuilage ; et / ou des moyens de traitement des contaminants minéraux comprenant : R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 des moyens de précipitation d'ions contenus dans l'eau et d'élimination de la matière précipitée, comprenant de préférence des moyens d'adoucissement de l'eau par injection de chaux ; et / ou une résine échangeuse d'ions ; et / ou une unité d'osmose inverse ; et / ou une unité d'évaporation ; et / ou des moyens d'injection d'agents de cristallisation et de récupération d'espèces cristallisées ; et / ou ^ des moyens d'injection d'inhibiteurs de dépôt de silice ; et/ou ^ des moyens d'adsorption de la silice. L'invention concerne par ailleurs un procédé d'extraction d'hydrocarbures dans une formation souterraine, comprenant : la production de vapeur selon le procédé décrit ci-dessus ; 15 l'injection de la vapeur produite dans au moins un puits d'injection disposé dans la formation souterraine ; la récupération d'hydrocarbures et d'eau de production dans au moins un puits d'extraction disposé dans la formation souterraine. Selon un mode de réalisation, ledit procédé d'extraction 20 d'hydrocarbures comprend en outre : - le déshuilage de l'eau de production et l'utilisation de l'eau de production déshuilée en tant qu'eau d'alimentation dans le procédé de production de vapeur. La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état 25 de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé et une installation de génération de vapeur d'eau améliorés, la vapeur d'eau étant du type vapeur saturée, engendrant relativement peu de perte d'eau (c'est-à- dire convertissant la grande majorité de l'eau en vapeur), ne nécessitant pas une pureté d'eau excessive pour fonctionner correctement et / ou dont la 30 maintenance est relativement simple. Ceci est accompli en combinant les caractéristiques avantageuses des générateurs de vapeur une passe et des chaudières de type ballon. En effet les risques de dépôts dus à des substances contenues dans l'eau sont généralement localisés aux endroits des tubes où les flux de chaleur reçus 35 sont les plus importants. Plus particulièrement, l'invention prévoit de chauffer et vaporiser l'eau dans un premier temps dans une ligne de transport d'eau, comme dans un générateur de vapeur de type une passe ; puis de poursuivre le chauffage et la vaporisation de l'eau dans une unité de R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 10 chauffage et de séparation gravitaire, comme dans une chaudière de type ballon. On limite les risques de dépôt dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire en plaçant celle-ci suffisamment à distance des moyens de brûlage présents dans l'installation. Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous. Les risques de dépôt des solides dissous et de la silice contenue dans l'eau sont maximaux dans les zones de fort flux thermique, c'est-à-dire à proximité des moyens de brûlage. Le chauffage de l'eau dans une ligne de transport d'eau de type une passe à proximité des moyens de brûlage permet de minimiser les risques de dépôt, du fait de la circulation forcée de l'eau dans cette ligne. De plus, le nettoyage de cette ligne de transport d'eau est relativement simple, puisqu'il suffit de faire circuler dans cette ligne un élément de nettoyage (par exemple une balle en mousse susceptible de racler les dépôts). La présence de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire de type ballon permet d'augmenter fortement le rendement de la conversion liquide / vapeur. Du fait que cette unité est située dans une zone où les flux thermiques sont modérés (à distance des moyens de brûlage), les risques de dépôt dans cette unité sont minimisés. De la sorte on limite les exigences de maintenance dans cette unité et on limite les exigences concernant la qualité de l'eau alimentant le système. L'invention permet typiquement de convertir jusqu'à 95 voire 98 % de l'eau en vapeur, tout en acceptant une quantité de silice en entrée de l'ordre de 10 ppm au maximum et une quantité de solides totaux dissous de l'ordre de 500 ppm au maximum. Une qualité d'eau de ce type peut être généralement obtenue en utilisant les technologies classiques de traitement d'eau. La teneur en silice peut être mesurée par la méthode ICP (spectrométrie d'émission à plasma induit) ou méthode dite torche à plasma. La quantité de solides totaux dissous peut être déterminée par mesure de la conductivité de l'eau et par utilisation d'une corrélation. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 La figure 1 représente de manière schématique un générateur de vapeur de type une passe connu de l'état de la technique. La figure 2 représente de manière schématique une chaudière de type ballon connue de l'état de la technique. La figure 3 représente de manière schématique un mode de réalisation de l'installation de production de vapeur selon l'invention. La figure 4 représente de manière schématique un autre mode de réalisation de l'installation de production de vapeur selon l'invention. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence au sens de circulation de l'eau. Les pourcentages indiqués correspondent à des proportions massiques sauf mention contraire. Production de vapeur selon l'état de la technique En faisant référence à la figure 1, un générateur de vapeur 101 de type une passe comprend une enceinte 102 comportant un brûleur 103. Le trajet des fumées est représenté par la flèche en pointillés. Une ou plusieurs lignes de transport d'eau 106 alimentent l'installation en eau. Cette ligne de transport d'eau 106 pénètre dans l'enceinte 102, permettant à l'eau circulant dans cette ligne d'être réchauffée lors de son transport. Généralement, la ligne de transport d'eau 106 passe d'abord par une zone de convection 104 puis par une zone radiante 105 de l'enceinte 102, la zone de convection 104 étant plus éloignée du brûleur 103 que la zone radiante 105. Ainsi, l'eau est d'abord réchauffée par les fumées avant d'être directement réchauffée par la flamme du brûleur 103. En sortie de l'enceinte 102, la ligne de transport d'eau 106 alimente un séparateur gravitaire 107. L'eau liquide résiduelle (représentant typiquement environ 20 % de l'eau totale) est collectée dans une ligne de récupération de liquide 109 tandis que la vapeur est collectée dans une ligne de récupération de vapeur 108. En faisant référence à la figure 2, une chaudière de type ballon 201 comprend également une enceinte 202 comportant un ou des brûleurs 203. Le trajet des fumées est représenté par la flèche en pointillés. Une ligne de transport d'eau 206 alimente l'installation en eau. Cette ligne de transport d'eau 206 pénètre dans l'enceinte 202 et alimente une unité de chauffage et de séparation gravitaire comprenant un ballon de séparation gravitaire 207 et R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 un collecteur 210 situé sous le ballon de séparation gravitaire 207. Des moyens de circulation 211a, 211b sont prévus entre le ballon de séparation gravitaire 207 et le collecteur 210. Typiquement, le ballon de séparation gravitaire 207, le collecteur 210, et les moyens de circulation descendants 211b (du ballon 207 vers le collecteur 210) sont situés à l'extérieur de l'enceinte 202, tandis que les moyens de circulation montants 211a (du collecteur 210 vers le ballon 207) sont situés essentiellement à l'intérieur de l'enceinte 202, à proximité du brûleur 203 (afin de maximiser le chauffage et la vaporisation de l'eau), c'est-à-dire dans une zone radiante 205 de l'enceinte 202. Généralement, l'eau est préchauffée dans la ligne de transport d'eau 206 avant son arrivée dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 212 dans une zone de convection 204 de l'enceinte 202, c'est-à-dire une zone de l'enceinte 202 plus éloignée du brûleur 203 que la zone radiante 205 où se situent les 15 moyens de circulation montants 211a de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 212. En sortie du ballon de séparation gravitaire 207, on collecte la vapeur dans une ligne de récupération de vapeur 208. Une ligne de purge de liquide 209 est également prévue, afin de vidanger le collecteur 210 lorsque la 20 concentration en espèces contaminantes (notamment minéraux) devient trop importante. Production de vapeur selon l'invention En faisant référence à la figure 3, selon un mode de réalisation, une 25 installation de production de vapeur 301 selon l'invention comprend une enceinte 302 comportant des moyens de brûlage 303. Un ou plusieurs brûleurs peuvent être utilisés pour former les moyens de brûlage 303. Un seul brûleur est préférable pour limiter le nombre de points chauds et obtenir un champ de température plus uniforme. La ou les flammes des brûleurs 30 sont situées dans l'enceinte 302, et les fumées produites circulent dans l'enceinte 302 et sont évacuées de celle-ci. Le trajet des fumées est représenté par la flèche en pointillés. L'enceinte 302 est ouverte à son sommet pour permettre l'évacuation des fumées. Une ligne d'amenée d'eau 313 alimente si nécessaire des moyens de 35 traitement de l'eau 314, dans lesquels l'eau est traitée de sorte à réduire sa teneur en espèces indésirables (notamment minéraux). En sortie des moyens de traitement de l'eau 314, une ligne de transport d'eau 306 recueille l'eau traitée et pénètre dans l'enceinte 302. Des moyens de pompage, non R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 représentés, permettent de forcer la circulation de l'eau dans la ligne de transport d'eau 306. Un préchauffage de l'eau (non représenté) peut également être prévu avant l'entrée dans l'enceinte 302. La conduite de transport d'eau 306 est disposée dans une zone radiante 305 de l'enceinte 302 et alimente une unité de chauffage et de séparation gravitaire 312, qui elle est au moins partiellement disposée dans une zone de convection 304 de l'enceinte 302 (de préférence partiellement disposée dans une zone de convection 304 et partiellement disposée à l'extérieur de l'enceinte 302, mais en tout cas non disposée dans la zone radiante 305). La partie terminale de la conduite de transport d'eau 306 (juste en amont de l'alimentation de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312) peut donc être située dans la zone de convection 304. La zone radiante 305 et la zone de convection 304 sont définies de manière relative l'une par rapport à l'autre, la zone radiante 305 étant plus proche des moyens de brûlage 303 que la zone de convection 304. La zone radiante 305 peut par exemple englober les moyens de brûlage 303, et la zone de convection 304 se situe à distance de ces moyens de brûlage 303. Les deux zones sont distinctes et ne comportent pas d'espace commun. Le flux de chaleur environnant moyen dans la zone radiante 305 est plus élevé que le flux de chaleur environnant moyen dans la zone de convection 304. De préférence, le flux de chaleur environnant du point le moins chauffé de la zone radiante 305 est supérieur ou égal au flux de chaleur environnant du point le plus chaud de la zone de convection 304. On souhaite par exemple que l'intégralité de la ou des flammes des moyens de brûlage 303 soient compris dans la zone radiante 305. Typiquement, la température environnante dans la zone radiante 305 peut atteindre environ 1030°C au voisinage des moyens de brûlage 303 et diminuer jusqu'à environ 950°C, environ 900°C, environ 850°C ou environ 800°C en s'éloignant des moyens de brûlage 303. Typiquement, la température environnante dans la zone de convection 304 est d'environ 300 à 350°C dans la région la plus éloignée des moyens de brûlage 303 (partie supérieure de l'enceinte 302), à proximité de la sortie d'évacuation des fumées et d'environ 800°C dans la région la moins éloignée des moyens de brûlage 303 (partie inférieure de l'enceinte 302). La délimitation exacte de la zone radiante 305 et de la zone de convection 304 est déterminée par l'homme du métier selon les paramètres de fonctionnement souhaités, l'essentiel étant le positionnement relatif de la R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 conduite de transport d'eau 306 par rapport à l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312. Selon un mode de réalisation particulier, l'enceinte 302 comprend une partie tubulaire à axe horizontal et une partie tubulaire à axe vertical, les moyens de brûlage 303 étant situés à une extrémité de la partie tubulaire à axe horizontal, et la partie tubulaire à axe vertical étant connectée à l'extrémité opposée de la partie tubulaire à axe horizontal. La partie tubulaire à axe horizontal est adaptée à recevoir la ou les flammes des moyens de brûlage 303 et la partie tubulaire à axe vertical est adaptée à canaliser puis évacuer les fumées. Dans ce cas, la zone radiante 305 correspond essentiellement à la partie tubulaire à axe horizontal (et / ou à la jonction avec la partie tubulaire à axe vertical), et la zone de convection 304 correspond essentiellement à la partie tubulaire à axe vertical (et / ou à la jonction avec la partie tubulaire à axe horizontal). Après traitement éventuel, l'eau est chauffée (et partiellement vaporisée) lors de son transport dans la conduite de transport d'eau 306 (comme dans un générateur de vapeur de type une passe) essentiellement directement par la ou les flammes des moyens de brûlage 303. La conduite de transport d'eau 306 peut avoir une forme de serpentin afin d'avoir une géométrie de la conduite minimisant les risques des dépôts aux points chauds. Le chauffage de l'eau est ensuite poursuivi dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 (comme dans une chaudière de type ballon), où de la vapeur supplémentaire est générée et où la vapeur est séparée de l'eau liquide par l'effet de la gravité. L'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 comprend typiquement un ballon de séparation gravitaire 307 et un collecteur 310 situé sous le ballon de séparation gravitaire 307. Des moyens de circulation 311a, 311b sont prévus entre le ballon de séparation gravitaire 307 et le collecteur 310. Le ballon de séparation gravitaire 307 comprend de l'eau liquide et de la vapeur d'eau, les deux phases subissant une séparation par décantation. Le collecteur 310 comprend essentiellement de l'eau liquide. Les moyens de circulation comprennent d'une part au moins un conduit de descente 311b par lequel l'eau circule du ballon de séparation gravitaire 307 vers le collecteur 310 ; et d'autre part une pluralité de conduits de montée 311a par lesquels l'eau circule du collecteur 310 vers le ballon de séparation gravitaire 307. De préférence, ce sont uniquement les conduits de montée 311a qui R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 sont situés dans la zone de convection 304 de l'enceinte 302, tandis que le ballon de séparation gravitaire 307, le collecteur 310 et le ou les conduits de descente 311b sont situés à l'extérieur de l'enceinte 302. De la sorte, on facilite une circulation à sens unique dans les conduits de descente 311b et de montée 311a. On peut par exemple prévoir de 5 à 200 conduits de montée 311a, de préférence de 10 à 100, et notamment de 30 à 60. La pluralité de conduits de montée 311a fournit une surface d'échange de chaleur importante avec l'environnement dans la zone de convection 304 de l'enceinte 302, et permet un chauffage efficace. La chaleur apportée à l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 est essentiellement transmise par conduction, du fait de la présence de fumées chaudes dans la zone de convection 304. La circulation de l'eau entre le ballon de séparation gravitaire 307 et le collecteur 310 s'effectue naturellement par convection. Avantageusement, de 30 à 80 % (de préférence de 35 à 75 % ou de 40 à 70 %, ou de 45 à 65 % ou de 50 à 60 %) de l'eau est vaporisée dans la ligne de transport de fluide 306 ; et de 20 à 70 % (de préférence de 25 à 65 % ou de 30 à 60 %, ou de 35 à 55 % ou de 40 à 50 %) de l'eau est vaporisée dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312. Avantageusement, de 50 à 90 % (de préférence de 60 à 80 % ou de 70 à 75 %) de la chaleur absorbée par l'eau l'est dans la ligne de transport de fluide 306 ; et de 10 à 50 % (de préférence de 20 à 40 % ou de 25 à 30 %) de la chaleur absorbée par l'eau l'est dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312. Cette répartition est proche de la répartition usuelle entre chaleur de flamme et chaleur de fumées dans une chaudière, qui est de 2/3 contre 1/3. La vapeur d'eau produite est collectée dans une ligne de récupération de vapeur 308 qui est connectée en sortie du ballon de séparation gravitaire 307 (dans la partie supérieure de celui-ci). Une ligne de purge 309 est prévue en sortie du collecteur 310 (dans la partie inférieure de celui-ci). Afin de protéger l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 des turbulences dues à la vaporisation partielle de l'eau en amont, on peut prévoir un ballon de séparation préliminaire pour prélever directement la vapeur déjà formée et n'alimenter l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 qu'avec de l'eau liquide. Alternativement on peut prévoir un chicanage ou des moyens de déflection dans le ballon de séparation gravitaire 307. L'entretien de l'installation 301 peut être effectué : R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 pour ce qui est de la ligne de transport de fluide 306 en faisant circuler dans la ligne un élément de nettoyage (par exemple une balle en mousse susceptible de racler les dépôts) en enlevant la connexion à l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 pour pouvoir récupérer l'élément de nettoyage ; pour ce qui est de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312, en évacuant périodiquement de l'eau liquide par la ligne de purge 309 lorsque celle-ci a tendance à devenir concentrée en contaminants (notamment minéraux), et si nécessaire en nettoyant manuellement les conduites composant cette unité (ce qui impose une ouverture du ballon de séparation gravitaire 307 et du collecteur 310 pour nettoyage mécanique). Le traitement de l'eau par les moyens de traitement de l'eau 314 peuvent comprendre par exemple une ou plusieurs étapes parmi les étapes suivantes: Un écumage dans une unité d'écumage, au cours de laquelle les matériaux en suspension (solides en suspension et gouttes d'hydrocarbures) sont retirés de l'eau (les hydrocarbures étant éventuellement récupérés et valorisés). Un déshuilage dans une unité de déshuilage (de type flottation) afin de poursuivre et d'affiner le retrait des matériaux en suspension (principalement les gouttes d'hydrocarbures et éventuellement des solides en suspension). L'unité de déshuilage est de préférence une unité de flottation à gaz induit, dans laquelle on fait dégazer un gaz dans l'eau en fond du stockage d'eau. En remontant, les bulles de gaz adhèrent aux matériaux suspendus (et hydrocarbures) et les font remonter à la surface où ils peuvent être retirés avec des moyens d'écumage (les hydrocarbures étant éventuellement récupérés et valorisés). Une injection d'acide (par exemple acide chlorhydrique) et un dégazage du dioxyde de carbone émis, afin d'effectuer une décarbonatation de l'eau. Un adoucissement de l'eau par injection de chaux, afin d'effectuer une décarbonatation de l'eau. La réduction de la teneur en minéraux de l'eau par échange ionique sur une résine échangeuse d'ions, en particulier pour diminuer la dureté de l'eau (teneur en ions calcium et magnésium). Un traitement par osmose inverse. R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 Un traitement par évaporation. L'ajout d'agents de cristallisation et la récupération d'espèces cristallisées, par décantation ou au moyen de membranes céramiques, par exemple ainsi que décrit dans les demandes WO 2009/029651 et WO 2009/029653 ; L'ajout d'inhibiteurs de dépôt de silice, par exemple tel que décrit dans la demande CA 2475048. Un procédé d'adsorption (par exemple à la magnésie MgO) pour adsorber la silice contenue dans l'eau. Selon un mode de réalisation, l'eau issue de la ligne de purge 309 est évacuée dans l'environnement, éventuellement après séparation des solides en suspension ; alternativement, cette eau peut être recyclée, après séparation des solides en suspension par évaporation / cristallisation et / ou par décantation. Cela est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise des inhibiteurs de dépôt de silice, comme cela est décrit en détail dans le document WO 2009/071981. Selon un mode de réalisation préféré, l'eau alimentant l'installation de production de vapeur 301 est partiellement (voire principalement) de l'eau recyclée, c'est-à-dire obtenue par condensation de la vapeur générée, après utilisation de ladite vapeur. Dans ce cas, la conduite d'amenée d'eau 313 est une conduite de recyclage d'eau. On prévoit alors généralement une arrivée d'eau complémentaire, par exemple de l'eau fraîche prélevée dans l'environnement. Selon la composition chimique de cette eau, certains traitements peuvent être inutiles pour celle-ci, et l'arrivée d'eau complémentaire est alors connectée à la conduite d'amenée d'eau 313 à un emplacement choisi en conséquence (par exemple en aval de l'unité d'écumage et de l'unité de déshuilage). Sur la figure 4 est représentée une variante de l'installation de production de vapeur 401 selon l'invention. La ligne d'amenée d'eau 413, les moyens de traitement 414, l'enceinte 402, les moyens de brûlage 403, la zone de convection 404, la zone radiante 405, l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 412, le ballon de séparation gravitaire 407, le collecteur 410, les moyens de circulation 411a, 411b, la ligne de récupération de vapeur 408 et la ligne de purge 409 sont similaires aux éléments respectifs décrits ci-dessus en relation avec la figure 3. La particularité de cette variante est que la ligne de transport d'eau 406 comporte une partie amont 406a essentiellement disposée dans la zone R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 de convection 404 et une partie aval 406b essentiellement disposée dans la zone radiante 405. La partie aval 406b peut être installée de long en large de la zone radiante 405. Ainsi, l'eau est d'abord chauffée (et vaporisée) dans la zone de convection 404 de l'enceinte 402 lors de sa circulation forcée dans la partie amont 406a de la ligne de transport de fluide 406, essentiellement par conduction de la chaleur des fumées ; puis dans la zone radiante 405 de l'enceinte 402 lors de sa circulation forcée dans la partie aval 406b de la ligne de transport de fluide 406, essentiellement directement par la ou les flammes des moyens de brûlage 403 ; et enfin à nouveau dans la zone de convection 404 dans l'unité chauffage et de séparation gravitaire 412, essentiellement par conduction de la chaleur des fumées. Cette variante permet une récupération maximale des calories contenues dans les fumées. Inversement, le mode de réalisation de la figure 3 permet de disposer de davantage d'espace dans la zone de convection 304 pour l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312 et de limiter la proportion de la vaporisation de l'eau qui a lieu dans la conduite de transport d'eau 306 (par rapport à celle qui a lieu dans l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312). Cela est avantageux pour éviter les problèmes typiques des générateurs de vapeur de type une passe, qui apparaissent pour des taux de vaporisation élevés (mouillage insuffisant des parois). L'ensemble de la description ci-dessus a été effectué en considérant une unique ligne de transport d'eau 306, 406. Il est toutefois préférable de prévoir une pluralité de lignes de transport d'eau 306, 406 en parallèle, alimentant indépendamment l'unité de chauffage et de séparation gravitaire 312, 412. Ceci fournit une surface d'échange de chaleur supérieure pour un débit d'eau équivalent. La ou les lignes de transport d'eau 306, 406 sont de préférence disposées en zigzag ou de manière enroulée (par exemple en spirale) afin de fournir un trajet suffisamment important à l'eau pour permettre une absorption de chaleur maximale. Un enroulement en spirale selon l'axe des moyens de brûlage 303, comme cela est représenté à la figure 3, est optimal car les points de température maximale sont alors localisés de manière limitée le long de la ligne de transport d'eau 306. Extraction d'hydrocarbures R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 Le procédé et l'installation décrits ci-dessus pour la génération de vapeur peuvent être utilisés dans toutes les situations où la génération de vapeur est utile. Par exemple, ils peuvent être utilisés dans le cadre du raffinage du pétrole, pour remplir des fonctions de chauffage, de nettoyage, voire de génération électrique. Mais selon un mode de réalisation préféré, ils sont utilisés pour la mise en oeuvre d'un procédé, respectivement dans le cadre d'une installation, d'extraction d'hydrocarbures dans une formation souterraine. Dans ce cas, la vapeur produite est injectée dans la formation par au moins un puits d'injection. La vapeur mobilise les hydrocarbures contenus dans la formation, tels que les huiles lourdes ou les hydrocarbures contenus dans les sables bitumineux, qui sont récupérés par au moins un puits de collecte (qui peut être identique au puits d'injection ou différent de celui-ci). L'extraction d'hydrocarbures peut ainsi notamment être effectuée par drainage gravitaire assisté par la vapeur (SAGD) ou par drainage par la vapeur ou par stimulation cyclique par la vapeur. L'eau produite est également récupérée dans le puits de collecte. Généralement, les hydrocarbures et l'eau produits sont principalement sous la forme d'une émulsion eau / huile. L'émulsion est séparée en une fraction hydrocarbonée et une fraction aqueuse selon des techniques connues dans le domaine. La fraction hydrocarbonée subit des étapes de traitement aval, tandis que la fraction aqueuse peut être réutilisée pour fournir l'eau d'alimentation de l'installation de production de vapeur 301, 401. EXEMPLE L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter. Une installation du type de celle de la figure 3 a été modélisée, et les caractéristiques suivantes de l'installation ont été retenues ou calculées : température d'entrée de l'eau : 110°C ; température de vaporisation : 311 °C ; température de fumées à la sortie de l'enceinte : 370°C ; température maximale de fumées dans l'enceinte : 800°C ; combustion de gaz naturel avec 15 % d'excédent d'air et 2 % de pertes à travers l'enceinte ; chaleur totale absorbée par la ligne de transport d'eau : 60x106 kcal/h ; efficacité globale de l'installation : 80,8 % ; R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 chaleur libérée par le brûleur : 60/0,808=74,25x106 kcal/h ; efficacité de la partie « une passe » 74,25x0,589=43,75x106 kcal/h soit 73 % ; efficacité de la partie « ballon » : 60-43,75=16,25x106 kcal/h soit 77%; enthalpie à l'entrée de l'installation à 110°C et 110 bara 112,09 kcal/kg ; enthalpie à la sortie de l'installation à 311°C et 100 bara : 650,78 kcal/kg (vaporisation de 100 %) ; différence d'enthalpie dans l'installation : 650,78- 112,09=538,69 kcal/kg ; différence d'enthalpie dans la partie « ballon » 538,69x0,27=145,5 kcal/kg ; enthalpie à l'entrée du ballon à 311 °C : 650,78- 145,5=505.33 kcal/kg, correspondant à une vaporisation de 54 %. Le taux de vaporisation étant inférieur à celui de 80 % obtenu dans les générateurs de vapeur « une passe », il est possible d'augmenter le flux de chaleur dans la zone radiante au-delà de 17000 btu/h.sqft. Le flux de chaleur reçu par l'unité de chauffage et de séparation gravitaire dans la zone de convection est d'environ 4000 à 5000 btu/h.sqft, à comparer à 17000 btu/h.sqft dans la zone radiante d'une chaudière ballon classique (et à 20000 btu/h.sqft dans la zone radiante de l'installation selon l'invention). Cela permet d'obtenir une température de tubes très modérée dans la zone de convection. R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 5 10 15 20 25 35 REVENDICATIONS1. Procédé de production de vapeur d'eau, comprenant successivement : l'alimentation en eau d'une installation de production de vapeur (301, 401) comprenant une enceinte (302, 402) et des moyens de brûlage (303, 403) dans l'enceinte (302, 402) ; le transport de l'eau dans une zone radiante (305, 405) de l'enceinte (302, 402), au cours duquel l'eau est chauffée et partiellement vaporisée ; le chauffage, la vaporisation et la séparation gravitaire liquide / vapeur de l'eau dans une unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412) située au moins en partie dans une zone de convection (304, 404) de l'enceinte (302, 402) ; la récupération d'un flux de vapeur d'eau ; dans lequel la zone radiante (305, 405) de l'enceinte (302, 402) est plus proche des moyens de brûlage (303, 403) que la zone de convection (304, 404) de l'enceinte (302, 402). 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant un transport préliminaire de l'eau dans la zone de convection (304, 404) de l'enceinte (302, 402), au cours duquel l'eau est chauffée et éventuellement partiellement vaporisée, avant le transport de l'eau dans la zone radiante (305, 405) de l'enceinte (302, 402). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le flux de vapeur d'eau récupéré représente au moins 85 %, de préférence au moins 90 %, de manière plus particulièrement préférée au moins 95 %, idéalement au moins 97 %, voire au moins 98 %, de l'eau alimentant l'installation de production de vapeur, en masse. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'eau entrant dans l'enceinte (302, 402) comprend moins de 2 ppm, ou moins de 5 ppm, ou moins de 10 ppm de silice, et / ou moins R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010de 20 ppm, ou moins de 100 ppm, ou moins de 200 ppm, ou moins de 500 ppm de solides totaux dissous. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel de 30 à 80 %, de préférence de 35 à 75 %, de manière plus particulièrement préférée de 40 à 70 %, de manière tout particulièrement préférée de 45 à 65 % et idéalement de 50 à 60 % de l'eau est vaporisée lors de son transport dans la zone radiante (305, 405) ; et de 20 à 70 %, de préférence de 25 à 65 %, de manière plus particulièrement préférée de 30 à 60 %, de manière tout particulièrement préférée de 35 à 55 % et idéalement de 40 à 50 % de l'eau est vaporisée après son transport dans la zone radiante (305, 405). 15 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel de 50 à 90 %, de préférence de 60 à 80 %, idéalement de 70 à 75 de la chaleur absorbée par l'eau l'est lors de son transport dans la zone radiante (305, 405) ; et de 10 à 50 %, de préférence de 20 à 40 %, idéalement de 25 à 30 % de la chaleur absorbée par 20 l'eau l'est après son transport dans la zone radiante (305, 405). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant le traitement de l'eau avant son alimentation de l'installation de production de vapeur (301, 401), ledit traitement comprenant de préférence : l'écumage de l'eau ; et / ou le déshuilage de l'eau ; et / ou le traitement de contaminants minéraux contenus dans l'eau par: ^ précipitation d'ions contenus dans l'eau et élimination de la matière précipitée, comprenant de préférence l'adoucissement de l'eau par injection de chaux ; et / ou ^ réduction de la teneur en minéraux de l'eau par échange ionique sur une résine échangeuse d'ions ; et / ou ^ traitement de l'eau par osmose inverse ; et / ou ^ traitement de l'eau par évaporation ; et / ou R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 10 25 30 35^ injection d'agents de cristallisation et récupération d'espèces cristallisées ; et / ou ^ injection d'agents inhibiteurs de dépôt de silice; et / ou ^ adsorption de la silice. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412) est située en partie dans la zone de convection (304, 404) de l'enceinte (302, 402) et en partie à l'extérieur de l'enceinte (402, 402). Installation de production de vapeur (301, 401) comprenant : une enceinte (302, 402) ; des moyens de brûlage (303, 403) dans l'enceinte (302, 402) ; une zone radiante (305, 405) et une zone de convection (304, 404) dans l'enceinte (302, 402), la zone radiante (305, 405) étant plus proche des moyens de brûlage (303, 403) que la zone de convection (304, 404) ; au moins une ligne de transport d'eau (306, 406) pénétrant dans l'enceinte (302, 402) et disposée au moins partiellement dans la zone radiante (305, 405) ; une unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412) alimentée par la ligne de transport d'eau (306, 406) et disposée au moins partiellement dans la zone de convection (304, 404) de l'enceinte ; une ligne de récupération de vapeur d'eau (308, 408) issue de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412). Installation selon la revendication 9, comprenant une pluralité de lignes de transport d'eau (306, 406) disposées en parallèle. Installation selon la revendication 9 ou 10, dans laquelle chaque ligne de transport d'eau (406) comprend une partie amont (406a) essentiellement disposée dans la zone de convection (404) et une partie aval (406b) essentiellement disposée dans la zone radiante (405). R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 20108. 9. 20 25 30 10. 11. 35 5 10 15 25 30 3512. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, dans laquelle l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412) comprend un ballon de séparation gravitaire (307, 407), un collecteur (310, 410), et des moyens de circulation (311a, 311b, 411a, 411b) entre le ballon de séparation gravitaire (307, 407) et le collecteur (310, 410), une partie (311a, 411a) des moyens de circulation étant située dans la zone de convection (304, 404) de l'enceinte, et le reste de l'unité de chauffage et de séparation gravitaire liquide / vapeur (312, 412) étant situé à l'extérieur de l'enceinte. 13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, comprenant une ligne d'amenée d'eau (313, 413) alimentant des moyens de traitement de l'eau (314, 414), la ligne de transport d'eau (306, 406) étant issue des moyens de traitement de l'eau (314, 414), et les moyens de traitement de l'eau (314, 414) comprenant de préférence : une unité d'écumage ; et / ou une unité de déshuilage ; et / ou des moyens de traitement des contaminants minéraux comprenant : ^ des moyens de précipitation d'ions contenus dans l'eau et d'élimination de la matière précipitée, comprenant de préférence des moyens d'adoucissement de l'eau par injection de chaux ; et / ou ^ une résine échangeuse d'ions ; et / ou ^ une unité d'osmose inverse ; et / ou ^ une unité d'évaporation ; et / ou ^ des moyens d'injection d'agents de cristallisation et de récupération d'espèces cristallisées ; et / ou ^ des moyens d'injection d'inhibiteurs de dépôt de silice ; et/ou ^ des moyens d'adsorption de la silice. 14. Procédé d'extraction d'hydrocarbures dans une formation souterraine, comprenant : R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010 10la production de vapeur selon le procédé de l'une des revendications 1 à 8 ; l'injection de la vapeur produite dans au moins un puits d'injection disposé dans la formation souterraine ; la récupération d'hydrocarbures et d'eau de production dans au moins un puits d'extraction disposé dans la formation souterraine. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre : - le déshuilage de l'eau de production et l'utilisation de l'eau de production déshuilée en tant qu'eau d'alimentation dans le procédé de production de vapeur. R:A31900\31940 SNP\3 1940--1 008 19-texte depot.doc- 19 août 2010