Pilote TRESEOR : pour un traitement d’eau adapté à l’EOR chimique

Le traitement et la réinjection d’eaux de production chargées de polymères comptent parmi les défis majeurs de l’Enhanced Oil Recovery (EOR) chimique. Le pilote TRESEOR et les tests d’injectivité conduits sur champ par TOTAL en 2016 marquent une nouvelle avancée des connaissances et des savoir-faire indispensables au déploiement économique de cette filière technologique.

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Gilles Bourdarot

Recherche et Développement

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Marc Mainguy

Recherche et Développement

TRESEOR, une expertise de premier plan dans le traitement de l’eau

La récupération améliorée d’hydrocarbures par injection de produits chimiques (polymères, tensioactifs) représente un enjeu important pour le portefeuille d’actifs de TOTAL. De ce fait, elle constitue un axe prioritaire de R&D. Les nombreux travaux que nous menons sur cette thématique, stratégique pour la maximisation des productions d’huile du Groupe, visent un objectif décisif : la réduction des coûts, indispensable au décollage opérationnel de cette filière technologique.

 

Relever ce défi nécessite d’optimiser toute la chaîne de l’EOR chimique, du réservoir jusqu’à la surface. D’ores et déjà, les expertises avancées du PERL (Pôle d’Études et de Recherche de Lacq) en physico-chimie et nos retours d’expérience sur des pilotes industriels d’EOR chimique nous confèrent un positionnement de pointe sur cette technologie.

 

Nous avons été les premiers à nous confronter au défi de l’injection de polymères en offshore, testée en pilote sur le champ de Dalia (Angola) de 2008 à 2012. En 2013, nous nous sommes montrés à nouveau précurseurs en opérant un pilote de transport d’une solution de polymères en surface, réalisé au Wyoming (États-Unis), sur une boucle de test du Rocky Montain Oilfield Testing Center (site de test du département de l’énergie au Wyoming) pour caractériser et modéliser la rhéologie d’un transport d’eau à viscosité augmentée par la présence de polymères. L’année suivante, notre pilote de démonstration d’EOR chimique sur ABK (Abu Dhabi) a, quant à lui, confirmé l’efficacité de tensioactifs dont la formulation a été mise au point dans nos laboratoires afin d’étendre le domaine d’action de l’EOR chimique au contexte difficile d’un réservoir chaud et à salinité très élevée du Moyen-Orient.

 

En 2016, le pilote TRESEOR (TREatment Suitable for chemical EOR) nous a permis de progresser dans la compréhension et la maîtrise d’un autre maillon de la chaîne de l’EOR chimique : le traitement des eaux de production chargées en polymères.

 

impacts environnementaux et des coûts du traitement d’eau : Une maîtrise conjointe

Un traitement adapté à des eaux de production rendues visqueuses par la présence de polymères sera l’une des clés du développement responsable et économique de l’EOR chimique. L’objectif est en effet de disposer de technologies qui permettront :

  • de filtrer efficacement les solides et de séparer les hydrocarbures afin de délivrer une eau suffisamment propre pour être réinjectée, permettant ainsi son recyclage et évitant son rejet dans l’environnement ;
  • de laisser passer les polymères et de limiter leur dégradation, afin de pouvoir les recycler et de limiter ainsi le volume (donc le coût) de polymères « frais » à ajouter à l’eau traitée pour atteindre le niveau de viscosité souhaité de l’eau d’injection.

 

 

La solution développée et validée dans nos laboratoires repose sur le couplage d’un procédé d’oxydation et d’une ultrafiltration par membrane céramique (CCFU, Ceramic Cross Flow Filtration). Sa validation à l’échelle industrielle constituait l’objectif principal du pilote TRESEOR, réalisé en collaboration avec OMV sur le champ de Matzen (Autriche) d’octobre 2015 à juillet 2016.

 

L’unité pilote, d’une capacité de traitement de 40 m3 d’eau par jour, installée en aval d’un puits délivrant des eaux de production contenant 150 ppm de polymères, a permis de tester l’efficacité de membranes de filtration à différents seuils de pore, avec et sans prétraitement par oxydation et selon différentes concentrations en polymères. Leurs performances ont également été comparées à celles de filtres à média classiques (filtres à sable, à coque de noix).

 

Grâce aux résultats acquis, nous avons pu définir les paramètres de fonctionnement du CCFU (débit, quantité d’oxydant, fréquence de nettoyage des membranes, etc.) mais aussi identifier des voies d’amélioration. Elles seront évaluées lors d’une seconde phase du pilote TRESEOR, qui testera également la technologie de traitement alternative de centrifugation.

Du traitement jusqu’à l’injection d’eau

Pour aller plus loin dans nos investigations, le pilote TRESEOR a été complété, en aval, par un test de réduction de perméabilité des roches réservoir par l’injection d’eau de production (PRT, Permeability Reduction Test). Ce type de test est le seul à délivrer les informations permettant de prévoir la capacité à injecter des eaux de production sur le long terme.

 

Nous avons ainsi pu comparer les pertes d’injectivité, mesurées sur des carottes de grès et de sables non consolidés, pour des eaux traitées par les différentes configurations mises en œuvre par TRESEOR et pour des eaux de production non traitées, prélevées directement en sortie du séparateur. Les mesures montrent une perte d’injectivité beaucoup plus lente pour l’eau filtrée par CCFU que par les filtres à média classiques.

 

Pour la première fois, nous avons également testé l’endommagement des carottes par des eaux dont la teneur en polymères a été augmentée, dans une gamme de 500 à 800 ppm. L’enjeu était de se rapprocher des conditions opérationnelles d’un projet d’EOR chimique, pour progresser dans la compréhension des impacts de la viscosité de la solution sur l’injectivité à long terme.

 

Ces PRT devraient être complétés, lors de la seconde phase du pilote TRESEOR, pour tester l’injectivité d’eaux de production chargées en polymères traitées par centrifugation.

 

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