Traitement des émulsions

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Les émulsions huile/eau dans la production pétrolière

Le pétrole est généralement produit sous la forme d'une émulsion eau dans l'huile.

Dans la formation, le brut se trouve en contact avec de l'eau. Au cours de l'extraction, le cisaillement exercé sur le mélange lors du passage dans les interstices de la roche, les pompes, les tubings et les buses des têtes de puits, conduit à la formation d'émulsions plus ou moins stables.

Ce processus peut être accéléré ou aggravé par la présence de certains composants tensioactifs dans l'émulsion d'hydrocarbures et d'eau, par exemple:
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  • acides naphténiques
  • dérivés aminés
  • dérivés soufrés
  • composés organométalliques
  • produits de traitement (inhibiteurs de corrosion, anti-dépôt minéraux…)

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Des solides en suspension, sulfures métalliques, asphaltenes, paraffines, argiles, peuvent également être la cause de la stabilisation des émulsions.

Ces différents produits se concentrent aux interfaces eau-huile et, en abaissant la tension superficielle, permettent pour un faible effort mécanique de fragmenter finement les gouttelettes dispersées et, en formant un film plus ou moins rigide à l'interface, empêchent la coalescence de la phase dispersée.

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Les charges électriques portées par ces éléments dispersants créent une force répulsive qui empêche les gouttelettes de se rapprocher, augmentant encore la stabilité de l'émulsion.

Production :

L'exploitant est amené à séparer l'eau mélangée au brut de la production pour un certain nombre de raisons :

  • Obtenir un brut conforme à l'exigence des raffineurs.
  • Améliorer le rendement de ses installations en facilitant l'écoulement des fluides dans les tubes par la réduction de la viscosité (écoulement diphasique) et en diminuant les volumes à transporter.

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  • Réduire les risques de corrosion et les coûts de transport en séparant rapidement la phase eau qui peut être facilement éliminée.

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Principes d’action des désémulsifiants :

Pour une émulsion donnée, la vitesse de séparation des gouttelettes dépend de leur rayon, de la différence de masse volumique des deux phases et de la viscosité (loi de Stoke)


Le briseur d'émulsion devra donc augmenter le diamètre des gouttelettes d'eau et diminuer la viscosité. Il faudra, pour augmenter la taille des gouttelettes d'eau, provoquer leur rassemblement en réduisant ce qui s'oppose à leur coalescence par la neutralisation, le démouillage, la fluidification du film inter facial.

Mise au point des formulations :

Scomi Anticor dispose d'une gamme complète de molécules tensioactives. En effet, n’étant pas lié à une source d’approvisionnement unique, les spécialistes de l’entreprise sélectionnent les meilleures matières premières du marché, seules ou en synergie.

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La mise au point de briseurs d'émulsion ne peut être faite de façon fiable que sur des émulsions fraîchement prélevées.

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En effet, le vieillissement entraîne un grossissement des particules de la phase dispersée; le dégazage et l'oxydation modifient le pH et le pouvoir émulsionnant des tensioactifs présents dans l’huile.


La mise au point des désémulsionnants se fera donc sur le site de production par la méthode des « bottle tests »


Scomi Anticor dispose de techniciens expérimentés capables de déterminer par ces essais:
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  • Le type et la quantité de tensioactifs non ioniques nécessaires pour détruire la structure rigide du film physico-chimique séparant les deux phases.

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  • Le type et la quantité de tensioactifs ioniques capables de neutraliser les charges électriques stabilisant l'émulsion

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  • La formulation finale du désémulsifiant spécifique au gisement considéré, en prenant en compte la présence d’autres traitements (inhibiteurs de corrosion, bactéricides, …)

Application sur site :

Le choix du point d'injection est très important.
Il doit être situé de telle sorte qu'il favorise les temps de contact et le brassage de l'émulsion traitée. Il doit donc être le plus éloigné possible des installations de traitement physique: réchauffeurs, séparateurs et bacs de stockage.

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La diminution de viscosité due à la rupture de l'émulsion milite aussi pour injecter le briseur d'émulsion le plus en amont possible sur le circuit afin:

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  • De diminuer la consommation d'énergie
  • D’augmenter la production grâce à une diminution de la perte de charge sur les lignes de transport des effluents hydratés.

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L’augmentation du temps de contact permet de réduire les dosages nécessaires à une bonne déshydratation.

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Exclusivités Scomi Anticor
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L’entreprise, ayant développé des solutions exclusives pour le traitement des paraffines et des asphaltenes, est tout particulièrement efficace pour contrôler les émulsions difficiles produites par les bruts correspondants.
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Quelques exemples d'application sur des émulsions difficiles :

 

Europe du sud:

Un gisement produisant un brut asphalténique présentait d'importantes difficultés de process dues aux asphaltenes. La mise en œuvre d'une formule dispersant d'asphaltene / briseur d'émulsion a permis de résoudre définitivement ces problèmes. (C.F. SPE paper 30128)

Europe du nord:

Un gisement de gaz à condensats présentait des émulsions condensats / eau stabilisées par les asphaltènes. La mise en œuvre d'une formule dispersant / désémulsionnant a permis une déshydratation normale.

Nigeria:

Un gisement produisant des bruts acides nécessitait l'emploi de 150 à 200 ppm d'acide acétique pour obtenir une déshydratation correcte. La mise au point d'un désémulsionnant spécifique a permit de supprimer l'utilisation d'acide acétique et des problèmes de logistique et de corrosion associés.