Brevet FR3131857A1 — publié le 20230721

Installation pour le stockage, le dosage et la dissolution de polymère hydrosoluble sous forme de particule, notamment pour des opérations de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz comprenant un conteneur A dit « de dissolution du polymère », caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un conteneur B dit « de stockage et de distribution du polymère » positionné sur le conteneur A, et en ce que le fond du conteneur B et le toit du conteneur A présentent chacun une ouverture en regard l’une de l’autre permettant le passage du polymère du conteneur B dans les moyens d’alimentation du conteneur A, et en ce que l’installation comprend en outre des moyens de connexion aptes à coopérer avec des moyens d’alimentation en polymère. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 INSTALLATION DE STOCKAGE ET D’UTILISATION DE POLYMERES HYDROSOLUBLES La présente invention concerne une installation pour le stockage, le dosage et la dissolution de polymère hydrosoluble sous forme de particules. Elle concerne également un procédé mettant en œuvre l’installation, notamment pour des opérations de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz. Art antérieur La plupart des champs de pétrole actuellement exploités sont devenus matures et ont, de fait, amorcé le déclin de leur production ou sont sur le point de le faire. Le taux de récupération de ces champs est actuellement de l’ordre de 15 à 35 % en moyenne par rapport à la quantité initiale de pétrole. Ils offrent donc un potentiel de production encore considérable. De manière générale, la récupération du pétrole brut contenu dans les gisements s’effectue en plusieurs temps. La production résulte d’abord de l’énergie naturelle des fluides et de la roche qui se décompriment. A l’issue de cette phase de déplétion, la quantité de pétrole récupérée en surface représente en moyenne quelques 5 à 15 % de la réserve initiale. Il est donc nécessaire, dans un deuxième temps, d’employer des techniques visant à accroître le rendement de récupération en maintenant la pression du champ. La méthode la plus fréquemment mise en œuvre consiste à injecter de l’eau dans le gisement par le biais de puits injecteurs dédiés à cette fin. On parle alors de récupération secondaire. Cette deuxième phase s’arrête lorsque le rapport eau/pétrole est trop important, c’est-à-dire lorsque la quantité en eau dans le mélange produit par les puits producteurs est trop importante. Cette récupération secondaire permet ainsi d’obtenir un taux de récupération additionnel de l’ordre de 10 à 20 %. Les autres techniques utilisables sont regroupées sous le nom de récupération assistée du pétrole (RAP ou EOR acronyme anglais de « Enhanced Oil Recovery »). Leur but est de récupérer entre 10 et 35 % de pétrole additionnel par rapport à la quantité initiale de pétrole. Sous le terme de récupération assistée du pétrole, sont connues diverses techniques thermiques, ou non, telles que les techniques dites électrique, miscible, vapeur, ou encore chimique de récupération améliorée du pétrole restant en place (voir « Oil & gas science and technology » – revue IFP, vol 63 (2008) n°1, pp 9-19). Par « pétrole », on entend tout type d’huile, à savoir huile légère comme huile lourde, voire bitumineuse. Une huile résulte généralement de la transformation naturelle de matière organique et est composée d’un mélange d’hydrocarbures. Dans la description de l’art antérieur ou de l’invention, les termes pétrole et huile sont utilisés pour désigner la même matière, à l’exception de la mention de la composition d’une émulsion ou d’une dispersion. L’efficacité du balayage par injection d’eau est généralement améliorée par l’addition de polymères hydrosolubles. Les bénéfices attendus et prouvés de l’utilisation de polymères hydrosolubles, au travers de la « viscosification » des eaux injectées, sont l’amélioration du balayage et la réduction du contraste de viscosité entre les fluides pour maîtriser leur ratio de mobilité dans le champ, et ce afin de récupérer le pétrole rapidement et efficacement. Ces polymères hydrosolubles peuvent se présenter sous forme liquide, par exemple sous forme de solution dilué ou d'émulsion inverse, ou alors sous forme de particules. L'utilisation du polymère hydrosoluble sous forme de solution dilué ou sous forme d’émulsion inverse souffre de nombreux aspects négatifs comme par exemple une quantité de matière active (polymère) présent dans le liquide faible par rapport au poids du liquide, ce qui augmente le coût du transport et l’espace nécessaire pour leur stockage. De plus, la forme liquide peut être sensible à la congélation et à la contamination bactérienne, et en cas de déversement, les liquides ne sont pas contenus facilement et contaminent l'environnement de façon importante. Les coûts de production des polymères hydrosolubles sous forme liquide sont aussi significativement plus chers et donc presque toujours exclusivement réservés aux champs en mer (plateformes ou vaisseaux usine) où la manipulation de la forme poudre peut être plus compliquée. Pour ces raisons, les polymères hydrosolubles sont bien souvent stockés sous forme de particules avant d’être dissous et utilisés sous forme de solution aqueuse. La place étant limitée pour les champs sur terre (« onshore » en anglais) et encore plus pour les champs en mer (« offshore » en anglais), le nombre et la taille des installations de stockage et de dissolution de polymères hydrosolubles doivent être minimisés. Ceci répond aussi aux besoins de simplifier et de diminuer le coût des opérations de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz. De plus, la dissolution de polymères sous forme de particules doit être optimale pour assurer toutes les qualités requises à la solution aqueuse finale à injecter, que ce soit en termes de concentration, d’absence d’insolubles et/ou de gels, afin de ne pas impacter les performances du processus de récupération assistée du pétrole et/ou de gaz. La taille des champs pétroliers étant variable et la quantité de polymère hydrosoluble à injecter variant également dans la vie d’un puit, les installations de stockage doivent être adaptées à chaque champ entrainant des moyens logistiques complexes qu’il est difficile de simplifier. Il est notamment primordial de prévoir une continuité parfaite au niveau de l’injection sans rupture d’approvisionnement en polymère hydrosoluble quel que soit les aléas logistiques, climatiques, techniques, ou encore sociaux. Actuellement les polymères hydrosolubles sous formes de particules sont principalement stockés dans des trémies verticales. Ces équipements sont encombrants, et il est nécessaire de les faire fabriquer sur mesure localement car leur transport est difficile et coûteux. Il en est de même pour leur installation sur champs. Ces trémies sont généralement sur pieds et demandent des fondations spécifiques qu’il faut réaliser sur champ, ce qui n’est jamais simple sur un champ pétrolier. De plus, dans ces trémies, le polymère hydrosoluble à tendance à s’agglomérer sur les parois, notamment à cause de leur montée en température, ce qui altère la qualité du polymère. Il faut alors installer des pare-soleils ou des systèmes d’isolation coûteux et pas toujours bien efficaces. Les industriels sont à la recherche d’améliorations et d’optimisations des conditions et moyens de stockage de leurs polymères avec des systèmes les plus intégrés possible et ce afin de simplifier leur installation ainsi que le coût lié à celle-ci, et de réduire l’empreinte au sol de leur stockage. La demanderesse a développé un nouvel équipement, facilement modulable, démontable, et facilement transportable afin de pouvoir répondre aux différents besoins des pétroliers. Le nouvel équipement est facile à installer, peu coûteux et permet une empreinte au sol réduite pour le stockage, le dosage et la dissolution de polymère hydrosoluble. L’intégration gravitaire entre le silo et l’équipement de dispersion des particules de polymères hydrosolubles dans l’eau de dissolution, est un gage de fiabilité et de robustesse du système. L’invention s’inscrit dans un principe général de réduction des rejets de gaz à effet de serre tels que le CO 2 associé au transport et au stockage de polymères. L’invention a pour objet une installation pour le stockage, le dosage et la dissolution de polymère hydrosoluble sous forme de particules, notamment pour des opérations de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz comprenant un conteneur A de forme générale parallélépipédique dit « de dissolution du polymère » comprenant des parois latérales formant des grands et des petits côtés, un fond et un toit, ledit conteneur A comprenant au moins un moyen d’amenée du polymère, au moins un moyen de dosage du polymère et au moins un moyen de dissolution du polymère dosé. L’installation se caractérise en ce qu’elle comprend en outre au moins un conteneur B de forme générale parallélépipédique dit « de stockage et de distribution du polymère » positionné sur le conteneur A comprenant des parois latérales formant des grands et des petits côtés, un toit amovible, et un fond, en ce que le fond du conteneur B et le toit du conteneur A présentent chacun une ouverture en regard l’une de l’autre apte à permettre le passage du polymère du conteneur B dans au moins un moyen d’amenée du polymère du conteneur A, en ce que le fond du conteneur B comprend un moyen de mis en mouvement du polymère sous la forme d'une vis horizontale, l’installation comprenant en outre des moyens de connexion aptes à coopérer avec le au moins un moyen d’amenée (1) du polymère.. Selon la présente invention, le terme « polymère » désigne un homopolymère ou un copolymère, un copolymère désignant un polymère préparé à partir d’au moins deux monomères différents. Il s’agit donc d’un copolymère (i) d’au moins un monomère anionique et/ou (ii) d’au moins un autre monomère cationique et/ou (iii) d’au moins un monomère non ionique et/ou (iv) d’au moins un monomère zwittérionique. Par « polymère hydrosoluble », on désigne un polymère qui donne une solution aqueuse sans particule insoluble lorsqu’il est dissous sous agitation pendant 4 heures à 25 °C et avec une concentration de 5 g.l-1 dans de l’eau déionisée. Par « forme de particules », on désigne les formes de poudre, de bille, d’agglomérat ou un mélange. En pratique, les conteneurs A et B et de manière générale tous les conteneurs auxquelles fait référence la présente invention, se présentent chacun sous la forme d’un conteneur intermodal, correspondant à un conteneur d'expédition normalisé, conçu et construit pour le transport intermodal de marchandises. Cela signifie que ces conteneurs peuvent être utilisés à travers différents modes de transport, du navire au train en passant par le camion, sans décharger et recharger leur cargaison. Dans la mesure où les conteneurs sont normalisés, cela implique qu'ils ont la même taille, c'est à dire le même volume, et donc des parois chacune de même surface. Il s'ensuit que le conteneur A et le conteneur B se superposent l'un l'autre sur toute la surface respectivement du toit du conteneur A et du fond du conteneur B. Pour permettre le fonctionnement en continu de l'installation, celle-ci comprend en outre au moins un conteneur de stockage supplémentaire. Dans un premier mode de réalisation, l'installation ne comprend qu'un seul conteneur supplémentaire. Dans un cas, le conteneur supplémentaire se présente sous la forme d’un conteneur C dit « de stockage uniquement », du polymère. A la différence des conteneurs A et B, il est dépourvu au moins partiellement, de fond. En d’autres termes, il présente un fond amovible qui est au moins partiellement retiré par exemple au moment du montage de l’installation. Dans ce mode de réalisation, le conteneur B est dépourvu de toit et le conteneur C est positionné sur le conteneur B, de sorte à permettre le transfert du polymère du conteneur C de stockage uniquement, vers le conteneur B de stockage et de distribution. Dans un autre cas, le conteneur supplémentaire se présente sous la forme d’un conteneur B’, c’est-à-dire d’un conteneur de stockage et de distribution du polymère identique en termes de dimensions notamment, au conteneur B, les conteneurs B et B’ étant positionnés accolés le long de leur grand côté, c’est-à-dire de manière adjacente. Dans ce mode de réalisation, le conteneur B’ est positionné sur un conteneur D dit « de gestion », ou une structure capable de supporter son poids. Dans ce mode de réalisation, l’une des parois latérales du conteneur A présente une ouverture communiquant avec l’ouverture agencée dans le fond du conteneur B’ par le biais d’un moyen de connexion apte à permettre le passage du polymère du conteneur B’ dans le au moins un moyen d’amenée du polymère du conteneur A. Dans un second mode de réalisation, l'installation comprend 3 conteneurs supplémentaires respectivement : - un conteneur supplémentaire se présentant, tel que décrit ci-avant sous la forme d’un conteneur B’, c’est-à-dire d’un conteneur de stockage et de distribution du polymère identique au conteneur B, les conteneurs B et B’ étant positionnés accolés le long de leur grand côté, c’est-à-dire de manière adjacente, - 2 conteneurs supplémentaires se présentant tel que décrit ci-avant sous la forme d’un conteneur C et d’un conteneur C’ comprenant des parois latérales formant des grands et des petits côtés et un toit, lesdits conteneurs C et C’ étant dépourvus au moins partiellement de fond, les conteneurs C et C’ étant respectivement positionnés sur les conteneur B et B’, de sorte à permettre le transfert du polymère des conteneurs C et C’ de stockage uniquement, vers les conteneurs B et B’ de stockage et de distribution. Selon une autre caractéristique le conteneur B, et le cas échéant le conteneur B’, C et C’ est avantageusement muni de filtres à décolmatage automatique. Selon une autre caractéristique, le ou les conteneurs de stockage et de distribution du polymère et/ou le cas échéant le ou les conteneurs de stockage uniquement (conteneur B, B’, C et C’) comprend un moyen pour éviter que le polymère hydrosoluble ne s’agglomère et reste accroché sur les parois, par exemple un revêtement intérieur, en particulier une tôle inoxydable. Dans le cas du ou des conteneurs de stockage et de distribution du polymère (B, B’), la tôle inoxydable se présente sous la forme générale d’un entonnoir présentant une partie supérieure verticale s’étendant sur les faces latérales du conteneur et une partie inférieure inclinée en direction de la vis horizontale (4) formant un angle compris entre 30 et 70°, plus préférentiellement entre 45 et 60° par rapport à l’horizontal. Dans le cas du ou des conteneurs de stockage uniquement (C, C’), la tôle inoxydable recouvre la totalité de la surface des parois disponibles. La présente invention concerne également un procédé de production d’une solution de polymère hydrosoluble utilisant l’installation précédemment décrite et comprenant les étapes suivantes : - le polymère hydrosoluble sous forme de poudre est acheminé dans le conteneur de stockage uniquement du polymère ou le cas échéant dans le conteneur de stockage et de distribution du polymère par un moyen d’alimentation ; - il est ensuite mis en mouvement par la vis horizontale située au fond dudit conteneur de stockage et de distribution ; - le polymère hydrosoluble passe alors par l’ouverture agencée au fond dudit conteneur de stockage et de distribution et l’ouverture agencée dans le toit du conteneur de dissolution ; - le polymère hydrosoluble se retrouve dans le moyen d’amenée de polymère, en pratique la trémie puis passe dans le moyen de dosage, en pratique la vis doseuse ; - il est ensuite envoyé dans le moyen de dissolution ; - il passe ensuite optionnellement par une cuve d’hydratation et de dissolution équipée d’un système d’agitation ; - pour finir, il est optionnellement acheminé dans une pompe volumétrique de dosage qui dose la solution de polymère hydrosoluble à mélanger au fluide d’injection. La présente invention concerne également un procédé de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz comprenant les étapes suivantes : - stockage, dosage et dissolution d’un polymère hydrosoluble dans l’installation décrite précédemment, - préparation d’un fluide d’injection comprenant au moins ledit polymère hydrosoluble et de l’eau ou de la saumure, - injection du fluide d’injection dans une formation souterraine, - balayage de la formation souterraine à l’aide du fluide injecté, - récupération d’un mélange aqueux et hydrocarboné. D’autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple non limitatif, de l’installation selon l’invention, à partir des dessins annexés dans lesquels : est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation de l’installation selon l’invention, laquelle présente 3 conteneurs superposés respectivement un conteneur de dissolution A et 2 conteneurs de stockage B et C. est une coupe transversale de la . est une représentation schématique d’un second mode de réalisation de l’installation selon l’invention, laquelle présente 2 séries accolées de 3 conteneurs superposés (respectivement A, B et C, et D, B’ et C’). est une coupe transversale de la . Installation pour le stockage, le dosage et la dissolution de polymère hydrosoluble sous forme de particule, notamment pour des opérations de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz comprenant un conteneur A de forme générale parallélépipédique dit « de dissolution du polymère » comprenant des parois latérales formant les grands et les petits côtés, un fond et un toit, ledit conteneur A comprenant au moins un moyen d’amenée (1) du polymère, au moins un moyen de dosage (2) du polymère et au moins un moyen de dissolution (3) du polymère dosé, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un conteneur B de forme générale parallélépipédique dit « de stockage et de distribution du polymère » positionné sur le conteneur A comprenant des parois latérales formant les grands et les petits côtés, un toit amovible, et un fond, et en ce que le fond du conteneur B et le toit du conteneur A présentent chacun une ouverture en regard l’une de l’autre permettant le passage du polymère du conteneur B dans au moins un moyen d’amenée (1) du polymère du conteneur A, en ce que le fond du conteneur B comprend un moyen de mis en mouvement (4) du polymère sous la forme d'une vis horizontale (4), en ce que l’installation comprend en outre des moyens de connexion aptes à coopérer avec le au moins un moyen d’amenée (1) du polymère. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’il comprend un conteneur C supplémentaire dit «de stockage uniquement » du polymère comprenant des parois latérales formant des grands et des petits côtés et un toit, ledit conteneur C étant dépourvu au moins partiellement de fond, le conteneur B étant dépourvu de toit, le conteneur C étant positionné sur le conteneur B. Installation selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu’elle comprend un conteneur B’ supplémentaire strictement identique au conteneur B, les conteneurs B et B’ étant positionnés accolés le long de leur grand coté. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend 3 conteneurs supplémentaires respectivement : - un conteneur B’ supplémentaire identique au conteneur B, les conteneurs B et B’ étant positionnés accolés le long de leur grand coté, - 2 conteneurs supplémentaires C et C’, dits « de stockage uniquement » de polymère, les conteneurs C et C’ comprenant des parois latérales formant des grands et des petits côtés et un toit, et étant dépourvu au moins partiellement de fond, les conteneurs C et C’ étant respectivement positionnés sur les conteneur B et B’, de sorte à permettre le transfert du polymère des conteneurs C et C’ de stockage uniquement, vers les conteneurs B et B’ de stockage et de distribution. Installation selon l’un des revendication 3 ou 4 caractérisée en ce qu’elle contient un conteneur D de gestion ou une structure capable de supporter le poids du conteneur B’ situé à côté du conteneur de dissolution A. Installation selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que l’une des parois latérales du conteneur A présente une ouverture communiquant avec l’ouverture agencée dans le fond du conteneur B’ par le biais d’un moyen de connexion (5) apte à permettre le passage du polymère du conteneur B’ dans au moins un moyen d’amenée du conteneur A. Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les conteneurs ont un poids net compris entre 1 à 20 tonnes. et une dimension de 6 à 12 mètres par 2,4 mètres par 2,6 mètres de haut hors châssis. Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen d’amenée (1) du polymère se présente sous la forme d’une trémie (1) et le moyen de dosage (2) du polymère se présente sous la forme d’une vis doseuse (2). Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de dissolution de polymère hydrosoluble (3) est un dispositif de dispersion par broyage de polymère hydrosoluble et comprend : - un cône de mouillage (3.1) du polymère hydrosoluble sous forme de particules connecté à un circuit d’arrivée d’eau primaire, - à l’extrémité inférieure du cône, une chambre de broyage et de drainage (3.2) du polymère hydrosoluble dispersé comprenant: un rotor entraîné par un moteur et muni de couteaux, un stator fixe constitué d’un cylindre muni de fentes fines, - sur toute ou partie de la périphérie de la chambre, une couronne alimentée par un circuit d’eau secondaire, la couronne communiquant avec la chambre de telle sorte à assurer la pulvérisation d’eau sous pression sur l’extérieur du stator permettant ainsi le dégagement du polymère hydrosoluble broyé et gonflé à la surface dudit stator. Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de dissolution de polymère hydrosoluble (3) a un débit compris entre 5 et 3 000 kg/h de poudre de polymère. Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou le conteneur B, et le cas échéant le conteneur B’, C et C’ est muni de filtres à décolmatage automatique. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les conteneurs B et C, et les conteneurs B’ et C’ sont reliés hermétiquement (12). Installation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conteneur B, et le cas échéant le conteneur B’, C et C’ comprend un moyen (6) pour éviter que le polymère hydrosoluble ne s’agglomère et reste accroché sur les parois. Procédé de production d’une solution de polymère hydrosoluble utilisant l’installation objet de l’une des revendications 1 à 13 et comprenant les étapes suivantes : - le polymère hydrosoluble sous forme de poudre est acheminé dans le conteneur de stockage C uniquement, du polymère ou le cas échéant dans le conteneur de stockage et de distribution B du polymère par un moyen d’alimentation ; - il est ensuite mis en mouvement par la vis horizontale (4) situé au fond dudit conteneur de stockage et de distribution B ; - le polymère hydrosoluble passe alors par l’ouverture situé dans le fond conteneur de stockage et de distribution B et l’ouverture situé dans le toit du conteneur de dissolution A ; - le polymère hydrosoluble se retrouve dans le moyen d’amenée (1) puis passe par le moyen de dosage (2) ; - il est ensuite envoyé dans le moyen de dissolution (3) ; - il passe ensuite optionnellement par une cuve d’hydratation et de dissolution (7) équipée d’un système d’agitation (8) ; - pour finir, il est optionnellement acheminé dans une pompe volumétrique de dosage (10) qui dose la solution de polymère hydrosoluble à mélanger au fluide d’injection. Procédé de récupération assistée de pétrole et/ou de gaz comprenant les étapes suivantes : - stockage, dosage et dissolution d’un polymère hydrosoluble dans l’installation objet de l’une des revendications 1 à 13, - préparation d’un fluide d’injection comprenant au moins ledit polymère hydrosoluble et de l’eau ou de la saumure, - injection du fluide d’injection dans une formation souterraine, - balayage de la formation souterraine à l’aide du fluide injecté, - récupération d’un mélange aqueux et hydrocarboné.