Subsea processing : SPRINGS® , une technologie de rupture

Première unité sous-marine de traitement et d’injection d’eau de mer, SPRINGS® contribuera à réduire les coûts de développement de gisements deep offshore isolés. Confirmant la position de pointe de Total sur le subsea processing, cette technologie signe la capacité du Groupe à faire émerger de nouveaux standards industriels.

Un accès plus économique aux gisements isolés deep offshore

Deep offshore : de nouveaux horizons à portée de main

La réduction des coûts de développement des gisements isolés, éloignés des centres de production existants, nécessite d’intensifier le subsea processing. Pour relever ce défi, nous avons développé, en collaboration avec Saipem et Veolia, une unité sous-marine de traitement et d’injection d’eau de mer : SPRINGS® (Subsea PRocessing and Injection Gear for Seawater).

Conçu pour opérer jusqu’à 3 000 m de profondeur d’eau, traiter et injecter jusqu’à 60 000 barils par jour d’eau de mer filtrée jusqu’au millième de micron (0,001 micron mètre), SPRINGS® met en œuvre des membranes organiques de nanofiltration. C’est une première dans l’industrie du deep offshore.

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Jérôme Anfray

Offshore Profond

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Pierre Pedeneaud

Best Innovators

Le principal bénéfice du traitement local de l’eau de mer, au plus près des puits d’injection, est la suppression de la ligne d’injection d’eau à haute pression entre les topsides et le gisement. Comparé à une solution conventionnelle de développement (capacités additionnelles de traitement d’eau sur des topsides existants + nouvelle ligne et riser d’injection d’eau), SPRINGS® se révèle plus compétitif à partir d’une distance de tieback de 25 km.

Nous avons aussi constaté que son attractivité s’accroît avec la distance, la profondeur et le débit d’injection. C’est ce qu’ont montré nos études économiques sur différentes distances (25, 50 et 75 km), différentes profondeurs d’eau (500, 1 500, 2 500 m) et différents débits d’injection d’eau (20, 40 et 60 kb/j).

SPRINGS® contribue à l’émergence d’un nouveau standard industriel pour le deep offshore.

Des SRU au SPRINGS®, un procédé de traitement simplifié

La marinisation de l’unité de traitement de SPRINGS® devait répondre à deux impératifs incontournables : une grande robustesse, pour lui permettre d’opérer sans aucune maintenance durant six mois à un an, ainsi qu’une extrême fiabilité. Ce second prérequis tient au rôle crucial de l’injection d’eau pour l’amélioration de la production des champs à huile et de la désulfatation, pour la prévention de la formation de dépôts en cas de présence de baryum ou de calcium dans les gisements, ou encore la production d’H2S par l’activité de bactéries sulfato-réductrice.

 

En optant pour un design de traitement simplifié, nous avons réussi à atteindre ce double objectif. Trois modules, habituellement présents sur une chaîne de traitement d’eau classique avec SRU (Sulfate Removal Unit, équipement de surface assurant le retrait des sulfates de l’eau de mer), ont ainsi été supprimés ou simplifiés :

 

  • Le module de préfiltration en amont du module de désulfatation par membranes de nanofiltration a été simplifié. Une démarche rendue possible par la meilleure qualité de l’eau de mer. Au-delà de 500 m de profondeur, elle est en effet plus propre que celle prélevée à faible profondeur pour un traitement en surface.
  • Le module de désoxygénation de l’eau (opération aujourd’hui trop complexe par grand fond) a été supprimé : son absence implique l’utilisation d’alliages résistant à la corrosion pour les lignes d’injection, car l’eau en profondeur contient toujours de l’oxygène en quantité significative.
  • Le module de nettoyage des membranes (Clean In Place, CIP) a aussi été supprimé : les membranes encrassées sont remplacées par des membranes propres tous les six mois à un an et nettoyées à terre.

En résumé, cette simplification du procédé, pensée et adaptée aux conditions de grand fond, permet la marinisation de ce traitement d’eau. Elle offre une unité très compétitive en comparaison à un schéma classique ou à une station non simplifiée (étudiée dans les premiers temps du projet, mais abandonnée pour des raisons de coûts et de complexité).

Un SPRINGS® commercial en 2018

Nous avons conduit un important programme de tests pour qualifier la mise en œuvre des membranes organiques de nanofiltration en subsea. De 2010 à 2013, une série de tests en laboratoire a prouvé leur capacité à opérer dans les conditions de fond (300 bars et 4 °C). Puis, en 2014, le module de traitement de SPRINGS® a passé avec succès l’épreuve du test en haute mer lors d’une première phase pilote réalisée en République du Congo.

 

Immergées durant trois mois par 500 m de profondeur d’eau, les membranes de nanofiltration ont prouvé leurs excellentes performances. Elles ont en effet délivré une eau dont la teneur résiduelle en sulfates était très inférieure à 40 ppm, spécification requise pour l’injection dans le réservoir. À l’instar de tout pilote, ce test a également permis d’optimiser le design de SPRINGS®.

 

SPRINGS® sera prêt et disponible pour des applications sur champ à partir de 2018. Après la séparation sous-marine gravitaire gaz/liquide de Pazflor ou le pompage multiphasique high boost, nous aurons ainsi, une nouvelle fois, contribué à l’émergence d’un nouveau standard industriel pour le deep offshore.

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DOSSIER

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PROJET

Egina

PUBLICATION

SPRINGS - subsea seawater treatment - case study