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Produire plus et mieux

Produire plus avec la récupération assistée

Pour accroître la production de chaque réservoir, en particulier les réservoirs matures, IFPEN, associé à Beicip-Franlab et à Solvay dans le cadre de l’Alliance EOR, développe des solutions de récupération assistée (EOR Enhanced Oil Recovery) adaptées aux différentes conditions de réservoir et à tous types de procédés EOR. Cette offre propose une couverture complète de la chaîne, depuis la mise au point de la formulation jusqu’à sa mise en œuvre et son suivi sur champ.

L’Alliance EOR a noué, ces dernières années, plus de 35 partenariats avec des opérateurs sur tous les continents. Malgré les conditions économiques difficiles liées au faible niveau du prix du baril, l’année 2015 a été productive, avec le lancement de nouvelles études de faisabilité et l’accord pour trois pilotes sur champ.

Pour tester en conditions réelles les formulations élaborées pour un champ donné, IFPEN dispose d’un laboratoire de tout premier plan à l’échelle internationale constitué de 18 bancs core flood permettant d’étudier le déplacement des fluides en milieu poreux. Grâce à cet équipement robotisé, des solutions EOR peuvent être développées pour la grande majorité de typologies de gisements pétroliers.

                                               Laboratoire d'EOR chimique.

Enfin, IFPEN étudie la problématique de la gestion du cycle de l’eau dans le cadre de l’EOR. Il s’agit d’investiguer les moyens pour traiter l’eau en surface, notamment en travaillant sur la compatibilité des procédés d’EOR chimique avec les technologies de séparation de l’eau et des hydrocarbures, de développer des solutions adaptées pour faciliter le traitement des eaux produites et de définir les conditions de réinjection des eaux dans le réservoir à des fins de récupération assistée. Cette recherche est menée au sein du JIP Dolphin. Des études spécifiques du cycle de l’eau sont par ailleurs déjà proposées dans le cadre de l’offre intégrée de l’Alliance EOR.

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Produire en offshore

Avec près d’un tiers de la production mondiale à l’horizon 2030 et la moitié du potentiel d’hydrocarbures à découvrir, l’offshore pétrolier revêt une grande importance stratégique, notamment pour les International Oil Companies (IOC) qui peuvent ainsi mettre en avant leur positionnement technologique.

Les défis à relever par l’industrie dans ce cadre sont nombreux :

  • forer et produire en grandes profondeurs d’eau,
  • transporter les fluides sur de longues distances dans un milieu à basse température sans former de bouchons d’hydrates ou de paraffines,
  • pomper un mélange d’eau, de pétrole et de gaz avec des teneurs très variables en gaz,
  • séparer les effluents (gaz, pétrole et eau) en fond de mer.

IFPEN accompagne les grands acteurs du secteur sur tous ces sujets.

Dans le domaine des risers et des lignes de production, IFPEN développe des équipements en collaboration avec Technip. L’industriel commercialise ainsi une technologie de riser flexible comprenant des armures de traction en composite, mise au point avec IFPEN. Son intérêt réside dans l’allégement de la conduite et dans la suppression des problèmes de corrosion liés aux structures métalliques.

Autre innovation commune, le développement de gaines en matériaux anti-H2S, solution destinée à améliorer la résistance des équipements aux fluides corrosifs. En 2015, Technip a lancé la commercialisation de la version statique de flexible (flexible posé sur le plancher marin) muni de la gaine anti-H2S. Les développements d’une version dynamique du flexible sont en cours. 

Gaine anti-H2S

En ce qui concerne les équipements pour le forage en mer, IFPEN a proposé en 2015 un nouveau concept de compensateur de pilonnement permettant une amélioration de la précision de l’appareil tout en réduisant la quantité d’air comprimé embarqué.
Un prototype à échelle réduite sera réalisé en 2016.

Par ailleurs, pour exploiter les gisements situés au-delà de 3 000 m, IFPEN travaille sur une version améliorée de son Clip Riser®, système de connecteur à baïonnette permettant une connexion rapide et sûre des risers de forage.

Cette nouvelle génération i-Clip proposera d’abord une version inspectable du connecteur actuel grâce à un anneau amovible. Dans un deuxième temps, il devrait permettre d’atteindre des performances inégalées : profondeurs de 3 600 à 4 500 m et pressions allant jusqu’à 140 MPa sont désormais envisagées. Les travaux menés visent également une réduction des coûts du riser pouvant aller jusqu’à 20 % et une simplification de sa maintenance, tout en conservant sa rapidité de connexion : une évolution permettant une diminution du temps d’immobilisation des installations de forage en mer, et donc des coûts d’exploitation.

                       Clip Riser®, système de connecteur pour les risers de forage.
   

Le pompage des effluents est un autre axe de recherche pour IFPEN, qui a notamment initié le développement de la technologie de pompage polyphasique Poseidon™, commercialisée pour les applications sous-marines par OneSubsea.
   
La pompe Poseidon™ permet le transport simultané des effluents liquides et gazeux, avec des teneurs en gaz allant jusqu’à 90 %.
Le dimensionnement et la prédiction des performances de ces pompes sont réalisés grâce à un logiciel de design développé en partenariat avec OneSubsea. En vue d’optimiser les performances de la pompe, IFPEN travaille sur une amélioration des aubages actuels et sur la définition d’une nouvelle génération d’hydraulique de pompage.  

Pompe polyphasique Poseidon développée par IFPEN et commercialisée par OneSubsea.

   
Des travaux sur la maîtrise de la veine fluide (flow assurance) sont également menés par IFPEN en collaboration avec Technip. Une première mondiale avait déjà été réalisée dans ce domaine en 2013 avec la création, suivie de la dissociation d’un bouchon d’hydrates de près de 200 kg dans les installations d’essais d’IFPEN à Lyon. En 2015, une nouvelle campagne de tests de formation et de dissociation d’hydrates a été menée sur un prototype de conduite chauffante double enveloppe de Technip. Des tests qui ont permis de définir et de valider des procédures opératoires de chauffage pour remédier en toute sécurité à un bouchage de conduite par des hydrates.

Enfin, concernant le monitoring de la production, le développement d’un capteur de détection du risque de formation d’hydrates est en cours.

 

Traiter les gaz acides

Selon l’AIE (World Energy Outlook 2015), la consommation de gaz devrait continuer à augmenter à un rythme significatif (+ 1,4 %/an) pour assurer à l’horizon 2040 une contribution au mix énergétique de près de 24 %, contribution sensiblement équivalente à celles du charbon et du pétrole. Or 40 % des réserves mondiales de gaz naturel sont acides. Pour pouvoir être produites et utilisées, elles doivent respecter des spécifications strictes en composés acides (CO2 et composés soufrés) nécessitant des traitements de désacidification appropriés.

IFPEN propose dans ce domaine une offre qui se décline selon trois segments :

  • le design de procédés de traitement par absorption chimique,
  • le développement de garnissages des colonnes d’absorption et de régénération (distributeurs et contacteurs),
  • et la mise au point de solvants.

Initialement développée pour le traitement du gaz naturel, l’offre technologique d’IFPEN a été étendue progressivement en 2015 :

  • au traitement du biogaz,
  • et à l’optimisation des procédés de distillation.

En matière d’équipements, IFPEN a développé le contacteur IFPACC™ qui présente notamment, en termes de capacité, des gains de performance de 10 % par rapport au meilleur standard du marché, tout en conservant des propriétés de transfert équivalentes, avec à la clé une réduction significative des coûts d’opération. Ce garnissage, commercialisé par Prosernat, a obtenu sa première référence industrielle en 2015 en Argentine.

Bloc de 1 m de garnissage IFPACC™ 2x pour le remplissage des colonnes d'adsorption industrielles.

                                   Cliquer sur le schéma pour l'agrandir

Dans le même domaine, IFPEN a développé, en partenariat avec Safran, l’IS4D™, nouveau contacteur dont la structure permet un gain de 30 à 50 % en aire efficace et à capacité équivalente, conduisant à des propriétés de transfert très améliorées par rapport à la référence et permettant d’envisager des réductions significatives d’investissements compte tenu de l’optimisation de la taille des colonnes d’absorption. Ce contacteur est notamment indiqué pour une utilisation dans le domaine de la distillation, où il présente à hauteur équivalente une capacité améliorée.

Les chercheurs d’IFPEN ont également progressé en 2015 sur la validation d’un nouveau distributeur liquide, également pour une utilisation offshore. Cette technologie devrait permettre un gain notable sur la hauteur totale de la colonne, réduisant les coûts d’investissement et minimisant la dégradation des performances d’absorption dues aux effets de la houle sur les transferts entre le solvant et le gaz à traiter.

Enfin, en partenariat avec Total et Prosernat, IFPEN a poursuivi ses travaux sur la modélisation des performances des garnissages utilisés en conditions offshore.

IFPEN a par ailleurs identifié un nouveau solvant, pouvant être formulé avec des additifs et dont les propriétés permettent des gains de performance pour des applications tant de désacidification totale du CO2 et des composés soufrés, que de désacidification sélective par rapport à ces constituants soufrés. Des gains pouvant aller jusqu’à 20 % sur les débits d’injection sont anticipés. En 2015, les bonnes propriétés du solvant en matière de dégradation, moussage ou encore corrosion ont été vérifiées, permettant de s’assurer de son caractère opérationnel.

Enfin, en 2015, le démonstrateur Biomet a été lancé avec le soutien de l’Ademe dans le cadre du Programme d’Investissements d’Avenir. Il porte sur la purification d’un biogaz issu de fermentation en biométhane, dans une perspective de réinjection sur le réseau. Ce démonstrateur, auquel IFPEN a apporté son expertise en matière de design et son nouveau solvant, est implanté sur le site de méthanisation Terragr’Eau à Évian.

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Voir aussi
 + Développement industriel > Exploration-Production > Récupération assistée du pétrole et gestion du cycle de l’eau

Lien
 >> site web de The EOR Alliance


 

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