Le traitement de l’eau est un enjeu majeur pour l’industrie pétrolière. Si Total privilégie la réinjection des eaux de production dans les réservoirs, une part importante reste rejetée dans le milieu naturel dans le respect des normes en vigueur. Des procédés, notamment des traitements biologiques, existent déjà pour éliminer les composés organiques dissous qui échappent aux technologies actuellement installées sur les plateformes en mer. Mais leur encombrement et le poids de leurs équipements sont incompatibles avec une application offshore.

Pour répondre aux nouvelles exigences règlementaires européennes, nous avons développé le procédé BIOMEM qui repose sur l’utilisation de micro-organismes permettant d’éliminer la toxicité des eaux de production avec un encombrement minimal et à moindre coût.

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Anne Demangel

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Audrey Breton

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Bertrand Segues

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Matthieu Jacob

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Patrick Baldoni Andrey

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Pierre Pedenaud

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Le traitement des eaux de production en offshore : un défi de taille

Pour assurer la qualité des eaux de production, des hydrocyclones et des flotteurs sont installés sur nos plateformes en mer pour traiter les hydrocarbures en suspension. Mais ces équipements ne sont d’aucune efficacité pour les composés organiques dissous alors qu’une nouvelle réglementation européenne exige désormais de démontrer l’absence de toxicité significative des rejets à proximité des sites de production. 

D’où l’intérêt des solutions liées au vivant, qui permettent le traitement des eaux résiduaires urbaines ou industrielles et la biosorption de polluants comme les métaux. Comme sur les sites de raffinage de Total, où l’on recourt à des boues activées afin d’éliminer la pollution dissoute carbonée et azotée. Mais ce type de traitement biologique requiert un espace et une durée incompatibles avec les sites de petite taille ou les opérations de production d’hydrocarbures en offshore.

Nos équipes de R&D ont alors relevé le défi : réduire par cinquante à cent la taille du procédé biologique. Et ce pour développer une solution appropriée à des sites existants ou nouveaux, onshore ou offshore, à moindre coût et tout en respectant des exigences environnementales renforcées. 

BIOMEM : une solution disruptive à l’efficacité prouvée

Nos chercheurs ont privilégié la piste du Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Cette solution consiste à utiliser des micro-organismes qui vont former naturellement un biofilm sur des supports qui flottent dans des bioréacteurs aérés. Le projet se décompose en plusieurs étapes :

  • Par le passé, des essais en laboratoire au Pôle d’Études et de Recherche de Lacq (PERL), ont permis de prouver l’efficacité du système. D’autre part, il avait été démontré que les traitements biologiques pouvaient être efficaces même sur des eaux de production pouvant contenir jusqu’à 180 g/L NaCl.
  • En 2016, le pilote expérimental BIOMEM, d’un débit de 4 m3/h, a été installé sur un site en production situé dans le sud-ouest de la France, pour tester le procédé sur des eaux de production réelles. Les essais ont prouvé que les performances d’épuration sont atteintes avec une heure de temps de séjour hydraulique, là où les procédés classiques nécessitent beaucoup plus de temps. Le pilote a également été équipé d’une étape finale de filtration membranaire par osmose inverse pour démontrer la faisabilité du dessalement après biotraitement dans les cas où un recyclage de l’eau est envisagé.
  • En 2018, Total envisage un pilote de validation pour caler le process en fonction de la salinité, suite à quoi une première application industrielle pourrait être mise en œuvre.

 

Outre qu’il constitue une des rares solutions permettant de répondre aux évolutions réglementaires, BIOMEM ouvre des perspectives d’économies considérables. À titre d’exemple, pour un débit d’eau de 100 m3/h (15 000 barils par jour), BIOMEM pourrait permettre de diviser par trois les coûts d’investissement par rapport aux coûts d’un projet récent utilisant un procédé classique, tout en offrant une empreinte au sol compatible avec une installation sur des sites offshore.

  • Le pilote BIOMEM (Sud-Ouest de la France).
  • Qualité de l’eau avant et après être passé par le pilote BIOMEM.
  • Support en biofilm des bactéries.
  • Prise d’échantillon sur le pilote BIOMEM.
  • Filtration de l'échantillon.
  • Intérieur du pilote – le prétraitement.
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