INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Par ailleurs, le dispositif selon la présente invention comprend, formé sur et/ou dans la couche de matériau piézoélectrique, au moins un transducteur électroacoustique. Par exemple, et sans toutefois limiter la portée de la présente invention, le dispositif à ondes élastiques de surface comprend au moins un transducteur électroacoustique d’entrée et au moins un transducteur électroacoustique de sortie formés sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique. L’au moins un transducteur électroacoustique selon la présente invention peut être équipé de miroirs de Bragg à électrodes. Lesdites électrodes peuvent être arrangées périodiquement, et notamment présenter une période de répétition proche de celle d‘électrodes de l’au moins un transducteur, localisés de part et d’autre du transducteur. La structure peut inclure au moins un intervalle de surface libre en son sein. Le résonateur ainsi formé est utilisé comme élément d’impédance d’un filtre combinant une ou plusieurs cellules identiques incorporant au moins un résonateur tel que décrit plus haut.
Il est entendu que l’orientation d’un substrat ou d’une couche doit être associée à son orientation cristalline, définie selon la norme IEEE 1949 Std-176.
A titre d’exemple, le dispositif à ondes élastiques de surface 1 est un filtre passe bande qui présente une fréquence centrale f 0 et une largeur de bande passante Δf qui peut s’exprimer comme une fraction de cette fréquence centrale, typiquement comprise entre 0,1% et 10% avec un substrat POI pourvu d’une couche piézoélectrique 5 faite de tantalate de lithium LiTaO 3 . La considération d’une couche piézoélectrique 5 à base de LiNbO 3 permet de repousser la limite haute de cette fraction à 15 % et plus en choisissant l’orientation cristalline de ladite couche de façon à maximiser le couplage électromécanique du mode ainsi exploité.
Selon un mode de mise en œuvre, le dispositif à ondes élastiques de surface 1 comprend au moins un transducteur électroacoustique, par exemple, et tel qu’illustré à la , au moins un transducteur électroacoustique d’entrée 8 et au moins un transducteur électroacoustique de sortie 9.
Selon un autre mode de mise en œuvre, le filtre à ondes élastiques de surface est composé d’au moins une cellule pourvue d’au moins un résonateur à ondes élastiques de surface formant un quadripôle avec un port d’entrée et un port de sortie. Plusieurs cellules sont généralement agencées en cascade pour former le filtre désigné alors comme filtre à éléments d’impédance. En fonctionnement, le signal électromagnétique à filtrer est appliqué sur le port d’entrée du filtre et le signal électromagnétique filtré est prélevé sur le port de sortie du filtre. On note toutefois que la désignation « d’entrée » et « de sortie » est parfaitement arbitraire et que le dispositif, et notamment le filtre, à ondes élastiques de surface 1 peut être exploité en appliquant/prélevant indifféremment un signal électromagnétique sur l’un ou l’autre des deux ports.
Chaque transducteur 8 et 9 comprend deux électrodes en peigne inter-digité. De tels transducteurs 8 et 9 sont chacun formés d’un réseau de doigts métalliques qui sont alternativement reliés a deux bus entre lesquels une différence de potentiel électrique est appliquée/prélevée. Avec ce dispositif, on peut ainsi générer/détecter directement une onde élastique de surface dans la couche de matériau piézoélectrique 5. Le transducteur électroacoustique d’entrée 8 et le transducteur électroacoustique de sortie 9 sont généralement configurés pour être identiques. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à cet aspect, l’homme du métier pourra considérer deux transducteurs différents.
La période p des électrodes est généralement choisie telle que p = λ/2, λ étant la longueur d’onde de l’onde élastique qui se propage dans la couche de matériau piézoélectrique 5 à la fréquence de synchronisme f s du transducteur donnée par f s =V φ /λ, V φ représentant la vitesse de phase du mode exploité. Le transducteur fonctionne alors à la condition de Bragg déjà mentionnée plus haut. D’autres configurations sont possibles, et plus généralement la période p peut s’écrire comme p = λ/(nb_elec), avec nb_elec le nombre de doigts (électrodes) par longueur d’onde. Ces paramètres sont reliés par la relation λ= V/f s , dans laquelle V représente la vitesse de phase de l’onde élastique sous le transducteur. La vitesse de l’onde élastique en surface libre ou sous un transducteur électroacoustique dépend notamment de la nature du matériau dans lequel l’onde se propage. Cette dernière est généralement connue ou accessible à la personne du métier en utilisant spécifiquement les constantes élastiques, piézoélectriques et diélectriques ainsi que la masse volumique tabulées dans la littérature dans des modèles idoines.
Les polyélectrolytes cationiques appropriés incluent (mais n’y sont pas limités) des floculants organiques polymères hydrosolubles ayant des espèces ionisables portant une charge positive. Les exemples de floculants organiques recommandés incluent, mais n’y sont pas limités, du polyacrylamide, des polyalkylèneimines et de la polyéthylèneamine. Il est suggéré l’utilisation d’un polyacrylamide cationique ayant une densité de charge comprise entre 15 et 75 % et un poids moléculaire, de préférence, compris entre 6 et 9 MDa (mégadaltons).
La illustre un organigramme schématique simplifié d’un système classique de traitement d’eau produite pour le rejet en mer ou la réinjection dans des puits d’extraction de pétrole. Une telle figure montre les sorties d’eau produite provenant du séparateur à trois phases et du dispositif de traitement électrostatique, contenant de l’huile dispersée et des composés organiques dissous. En général, cette eau huileuse est envoyée vers la batterie d’hydrocyclones, où a lieu la séparation par gravité de la plus grande fraction huileuse dispersée, à un diamètre de coupure des gouttelettes compris entre 50 et 150 μm. Ensuite, les réactifs de floculation chimique sont ajoutés en amont des dispositifs de flottation, qui visent à obtenir un flux d’eau traitée ayant une concentration d’OGC résiduelle inférieure à 29 mg/l.
La montre un organigramme simplifié d’un système classique de traitement d’eau produite offshore et les possibles points d’ajout des réactifs revendiqués dans cette invention. Les points A, B et C sont de possibles points d’injection pour la tuyauterie en amont ou en aval du séparateur à trois phases et du dispositif de traitement électrostatique et des hydrocyclones. Le point D est l’endroit où normalement les réactifs de floculation sont ajoutés, en amont des dispositifs de flottation, pour le traitement final d’eau produite pour rejet. Les différentes possibilités de transformation du processus de traitement classique proposées dans cette invention sont décrites dans les paragraphes suivants.
Au point A, l’ajout de réactifs se fait en amont du séparateur à trois phases, sachant qu’il est possible d’ajouter uniquement le tensioactif anionique (entre 5 et 300 ppm) ou la combinaison du tensioactif avec le polyélectrolyte cationique (entre 5 et 300 ppm), ceux-ci étant ajoutés séquentiellement. Si uniquement le tensioactif est ajouté, le mélange à trois phases (huile, eau et gaz) tout entier sera mélangé avec le réactif anionique et, en raison de la nature amphiphile des molécules, la fraction d’huile dispersée réagira préférentiellement avec la région hydrophobe des molécules amphiphiles, aboutissant au phénomène de « conditionnement » de gouttelettes d’huile. Le but de cette alternative est d’augmenter le temps de contact entre les réactifs et de fournir des conditions pour un mélange complet, pour la formation de complexes micellaires sur la surface de gouttelettes d’huile conditionnées avec du tensioactif, juste après l’ajout du polyélectrolyte cationique, dans une étape ultérieure aux points d’ajout B, C et/ou D.
Dans le cas de l’ajout séquentiel des réactifs au point A, la formation instantanée de précipités micellaires provenant de l’interaction du tensioactif avec le polyélectrolyte se produira à l’entrée du séparateur à trois phases. L’objectif de cette alternative est de favoriser la capture et la floculation de gouttelettes d’huile dans la première étape de séparation entre les phases huileuse et aqueuse, de maximiser la capacité de production de pétrole et de réduire la teneur en huile dispersée et dissoute de l’eau produite pour les étapes de traitement suivantes.
Les points B et C indiquent les emplacements donnant la possibilité d’ajouter les réactifs en amont de l’étape de séparation par gravité dans les batteries d’hydrocyclones. Le point B se réfère à la sortie du séparateur à trois phases et le point C à la sortie du séparateur électrostatique. Les possibles combinaisons de réactifs à ajouter, chacun en une concentration comprise entre 5 et 300 ppm, peuvent être considérées pour les deux point ou pour chacun des points individuellement.
L’une des alternatives pour l’ajout de réactifs aux points B et C consiste à ajouter le tensioactif anionique (entre 5 et 300 ppm), individuellement, pour le conditionnement des gouttelettes d’huile présentes dans le mélange d’huile et d’eau et en l’ajout subséquent du polyélectrolyte cationique au point D (entre 5 et 300 ppm), en amont du dispositif de flottation. Cette alternative vise à favoriser le conditionnement des gouttelettes d’huile dispersées avec les molécules de tensioactif anionique, à l’aide du temps de contact et de l’intensité de mélange favorisés dans l’hydrocyclone.
Une autre possibilité aux points B et C consiste à injecter le polyélectrolyte cationique seul (entre 5 et 300 ppm), lorsque les eaux huileuses ont été auparavant conditionnées avec du tensioactif anionique, injecté seul au point A (entre 5 et 300 ppm). De cette manière, les précipités micellaires se formeront instantanément après l’injection du polyélectrolyte cationique sur la surface des gouttelettes d’huile conditionnées par les molécules de tensioactif.
Une alternative est l’injection des deux réactifs (tensioactif anionique et polyélectrolyte cationique) conjointement, aux points B et/ou C, visant la formation de précipités micellaires et la floculation de gouttelettes dispersées avant la séparation dans l’hydrocyclone, en maintenant les mêmes concentrations recommandées. Cette alternative vise à augmenter le nombre de gouttelettes d’huile à séparer dans l’hydrocyclone, aboutissant possiblement à une plus grande récupération d’huile et à la génération d’un flux d’eau traitée ayant une moindre teneur en huile dispersée, pour un traitement subséquent par flottation.
Les alternatives présentées dans les paragraphes ci-dessus, en fonction des caractéristiques de l’effluent d’eau produite provenant des séparateurs à trois phases et électrostatique, peuvent aboutir à une élimination de l’OGC par séparation par gravité dans la batterie d’hydrocyclones, atteignant la qualité d’eau traitée ayant des spécifications adéquates pour le rejet en mer, dans lesquelles l’étape de flottation n’est pas nécessaire, lorsque l’objectif est le rejet d’eau produite traitée.
Enfin, l’injection de réactifs au point D, où des réactifs floculants sont normalement ajoutés, en amont des dispositifs de flottation, consiste en la possibilité d’injecter le polyélectrolyte cationique seul (entre 5 et 300 ppm), pour la formation de précipités micellaires dans de l’eau huileuse auparavant conditionnée avec du tensioactif anionique (entre 5 et 300 ppm), ajouté aux points A et/ou B et/ou C ou en l’ajout des deux réactifs (tensioactif anionique et polyélectrolyte cationique) conjointement, pour la formation instantanée de précipités micellaires et la floculation de gouttelettes d’huile. Par exemple, l’injection de la combinaison de tensioactif anionique avec le polyélectrolyte cationique se fait au point D, en aval de la batterie d’hydrocyclones.
Donc, sur la base de la description ci-dessus, la présente invention fournit des possibilités pour l’application de réactifs non classiques pour le traitement d’eau produite, soulignant leurs formes et les points d’ajout dans le processus, permettant d’utiliser différentes méthodologies afin d’adapter l’eau traitée aux fins prévues. En plus d’augmenter la capacité de traitement d’installations existantes, on peut parvenir à d’autres avantages grâce à la présente invention, par le développement de nouveaux équipements et/ou systèmes pour le traitement d’eau produite optimisés pour des scénarios spécifiques.
Dans ce contexte, les innovations et avantages proposés par la présente invention consistent au moins en : a) la combinaison de réactifs (tensioactif anionique plus polyélectrolyte cationique) dans le but de déstabiliser l’émulsion huileuse et d’agréger des gouttelettes d’huile dispersées, grâce au mécanisme de formation de complexes précipités (insolubles) qui interagissent fortement avec l’huile dispersée ; b) la description de possibles points d’injection de réactifs, dans des stations de traitement d’eau produite sur des plateformes offshore ou dans des installations fixes à terre ; et/ou c) la réduction du temps de séjour nécessaire pour la formation de flocs et l’augmentation conséquente de la capacité de traitement d’installations existantes.
De plus, les principaux avantages attendus de l’exécution de la présente invention se rapportent aux aspects suivants : - Économie/Productivité : L’augmentation de la capacité de traitement d’installations existantes permettra une augmentation de la production de pétrole, en résolvant le problème de « goulot d’étranglement » de la production dans des scénarios imprévus de débit de production d’eau. Économies sur le processus de traitement obtenues par réduction de l’utilisation de réactifs classiques, surtout si l’acidification de l’eau produite est requise. En outre, l’eau traitée peut, le cas échéant, être réinjectée, en générant une réduction des coûts d’obtention d’eau de réinjection et une plus grande efficacité d’extraction de pétrole. - Santé/Sécurité : Le maintien et l’adaptation de la qualité de l’eau traitée aux niveaux requis par la législation en matière d’environnement garantiront les conditions pour le rejet d’eau produite offshore, ce qui préserve l’intégrité des écosystèmes marins et côtiers. - Fiabilité : La robustesse et la résilience du processus de traitement sont prouvées par la capacité de l’exploitation à s’adapter à différents scénarios de caractéristiques de l’eau produite à traiter (paramètres d’exploitation et physicochimiques, tels que la teneur totale en huiles et en graisses, les solides dissous, la salinité, la température et autres interférents du processus) par l’ajustement de la concentration de réactifs, surtout du tensioactif anionique, visant à maintenir la formation d’espèces floculantes (PSC). - Environnement : L’élimination d’huile dispersée dans de l’eau traitée réduit/minimise les impacts sur l’environnement au niveau du site de rejet et se rapportant à l’exploitation. L’invention doit contribuer à respecter la législation en vigueur sur le rejet d’eau produite offshore, à réduire les problèmes huileux aux points de rejet proches de plateformes et à réduire l’écotoxicité d’effluents traités. La qualité améliorée de l’eau traitée rend également possible de l’utiliser pour la réinjection, ce qui réduit la consommation et le rejet d’eau. Maintenir et adapter la qualité de l’eau traitée aux niveaux requis par la législation en matière d’environnement assurera les conditions requises pour le rejet d’eau produite offshore, ce qui préserve l’intégrité des écosystèmes marins et côtiers. - Autres avantages : La possibilité de concevoir et d’installer de futures unités de traitement d’eau produite compactes à l’aide de la technique de floculation et des différents points d’injection de réactifs proposés.
Exemple de mode réalisation Le procédé à protéger a été testé dans des études sur banc d’essai de traitement d’eau produite simulé par floculation-flottation à l’air dissous dans les conditions suivantes (selon les figures 3 et 4) : 1) OGC et turbidité résiduelles en fonction de la concentration de SDBS ; 20 mg/l de polyacrylamide cationique (densité de charge de 15 %, masse molaire comprise entre 6 et 9 MDa, produit émulsifié à 35 % de matière active) et pH = 6,5 ; et 2) OGC et turbidité résiduelles en fonction de la concentration de polyacrylamide cationique (PAA) ; SDBS à 20 mg/l et pH = 6,5.
De cette manière, la déstabilisation (floculation) d’eau produite synthétique (émulsions huileuses préparées dans des solutions salines, ayant un diamètre moyen des gouttelettes de 5 μm) a été évaluée par la combinaison de tensioactifs anioniques (dodécylbenzènesulfonate de sodium - SDBS ou dodécylsulfate de sodium - SDS) et d’un polyélectrolyte cationique (polyacrylamide cationique ayant une densité de charge de 15 % et un poids moléculaire compris entre 6 et 9 mégadaltons). La floculation des gouttelettes dispersées a été favorisée avec 2 minutes de conditionnement de l’émulsion avec le tensioactif anionique, suivies de l’injection de polymère floculant à la base de la colonne. Le temps de mélange pour la formation de flocs, après l’injection de polymère, était de 15 secondes.
Selon un exemple particulier, les calculateurs esclaves 10b envoient périodiquement au calculateur maître 10a des deuxièmes messages MSG2 tels que décrits ci-avant. Selon un exemple particulier, les calculateurs esclaves 10b envoient un deuxième message de déclaration MSG2 au calculateur maître 10a sur détection d’un changement de l’état de configuration d’au moins un calculateur (premier calculateur 8 et/ou deuxième calculateur 10) situé en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6. La manière dont ces changements d’état de configuration peuvent être détectés est décrite ci-après. Ainsi, l’envoi des deuxièmes messages de déclaration MSG2 peut être périodique et/ou évènementiel (déclenché sur détection d’un changement d’état de configuration). De cette manière, le calculateur maître 10a peut suivre l’évolution au cours du temps de l’état de configuration des premiers et deuxièmes calculateurs 8, 10.
Selon un exemple particulier, les premiers et deuxièmes messages de déclaration MSG1, MSG2 sont envoyés périodiquement par respectivement les premiers et deuxièmes calculateurs 8, 10 selon une période plus courte que la période d’envoi des messages d’annonce MSG0 (dans le cas d’un deuxième calculateur prédéfini en tant que calculateur maître 10a ou dans le cas de la mise en œuvre d’un mécanisme d’élection comme précédemment décrit). L’envoi d’un message d’annonce MSG0 vise principalement à indiquer ou détecter quel deuxième calculateur 10 opère en tant que calculateur maître à un instant donné. Aussi, il est possible de conserver le même calculateur maître pendant un temps relativement long, notamment si la topologie du véhicule est figée, ce qui permet de limiter la fréquence des envois de messages d’annonce MSG0, et donc d’économiser les ressources nécessaires. L’envoi d’un message d’annonce MSG0 peut notamment être nécessaire si le calculateur maître à un instant donné est en panne ou est replacé, car un nouveau calculateur maître est alors requis pour récupérer les deuxièmes messages MSG2. A noter par ailleurs que l’envoi de messages de déclaration MSG1 et MSG2 est nécessaire notamment lorsqu’il y a des changements de logiciels (i.e., la topologie n’est pas changée). Aussi, il est avantageux dans un mode de réalisation particulier de configurer les calculateurs tels que la période d’envoi des messages d’annonce MSG0 est plus longue que celle des messages de déclaration MSG1 et MSG2.
Selon un exemple particulier, si aucun premier ou deuxième message de déclaration MSG1, MSG2 n’est reçu par un calculateur esclave 10b pendant une période prédéfini en provenance d’un autre calculateur situé en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6, ledit calculateur esclave 10b envoie un deuxième message de déclaration MSG2 indiquant une anomalie associée audit autre calculateur.
Selon un exemple particulier, les deuxièmes calculateurs 10 (ou au moins une partie d’entre eux) stockent et tiennent à jour des données de configuration représentatives d’un état de configuration d’au moins un premier calculateur 8 positionné en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6, ces données de configuration étant fonction des premiers messages de déclaration MSG1 reçus en provenance dudit au moins un premiers calculateur 8 situé en aval. Les deuxièmes messages de déclaration MSG2 envoyés par les deuxièmes calculateurs esclave 10b sont alors déterminés, le cas échéant, en fonction de ces données de configuration. Pour ce faire, un deuxième calculateur 10 peut stocker en mémoire des données de configuration, par exemple sous forme d’une table, indiquant un état de configuration courant pour respectivement chaque premier calculateur 8 situé en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6. La forme et la nature des données de configuration stocker par les deuxièmes calculateurs 10 peuvent varier selon le cas.
A titre d’exemple, le calculateur de zone ZECU1 stocke et tient à jour dans sa mémoire locale des données de configuration représentatives des états de configuration respectifs des premiers calculateurs ECU1-ECU4 positionnés en aval, ces données de configuration étant déterminées à partir des premiers messages de déclaration MSG1 reçus en provenance de ces premiers calculateurs ECU1-ECU4. Ainsi, le calculateur de zone ZECU1 peut mettre à jour dynamiquement ses données de configuration pour chaque premier calculateur « enfant » ECU1-ECU4 en fonction des premiers messages MSG1 reçus. Les deuxièmes messages de déclaration MSG2 envoyés par le calculateur de zone ZECU1 au calculateur maître sont alors représentatifs à la fois de l’état de configuration du calculateur ZECU1 lui-même et aussi des états de configuration respectifs de ZECU1, ZECU2, ZEC3 et ZECU4.
De manière identique, chaque autre calculateur de zone ZECU2-ZECU4 peut stocker et tenir à jour dans sa mémoire locale des données de configuration représentatives de l’état de configuration d’un ou plusieurs premier calculateur 10 situés en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6.
Selon un exemple particulier, les deuxièmes calculateurs 10 (ou au moins une partie d’entre eux) stockent et tiennent aussi à jour des données de configuration représentatives d’un état de configuration d’au moins un deuxième calculateur 10 positionné en aval dans l’arborescence du réseau de communication 6, ces données de configuration étant fonction des deuxièmes messages de déclaration MSG2 reçus en provenance dudit au moins un deuxième calculateur 10 situé en aval. Ainsi, dans l’exemple représenté en , le calculateur maître 10a (HPC1) ne « voit » que les calculateurs suivants : TCU, HPC2, HPC3 et les calculateurs de zone ZECU1-ZECU4. Autrement dit, le calculateur de zone ZECU4 n’est pas connecté directement au calculateur maître 10a dans l’arborescence. Aussi, le calculateur intermédiaire HPC3 est configuré pour faire le routage des messages d’annonce MSG0 depuis HPC1 vers ZECU4. En outre, le calculateur intermédiaire HPC3 reçoit des deuxièmes messages de déclaration MSG2 provenant de ZECU4, ces messages étant représentatifs de l’état de configuration de ZECU4 et des premiers calculateurs 8 situé en aval de ZECU4. Le calculateur intermédiaire HPC3 peut ainsi stocker et tenir à jour des données de configuration représentatives de l’état de configuration de ZECU4 et de chaque premier calculateur 8 situé en aval de ZECU4.