Cours ENSPM

SE MAN - 02102_A_F - Rv. 1 03/03/2005

I - DANGERS - RISQUES PROFESSIONNELS ........................................................................... 1

1 - Dangers......................................................................................................................................... 12 - Risques professionnels ................................................................................................................. 1

II - DMARCHE DE DVELOPPEMENT DURABLE - APPROCHE SHE ..................................... 2

III - FONCTIONS HABITUELLES D'UN SERVICE SHE ................................................................. 3

1 - Rle ............................................................................................................................................... 32 - Objectifs ........................................................................................................................................ 33 - Missions ........................................................................................................................................ 54 - Exemples d'actions d'un service SHE........................................................................................... 65 - Organisation hirarchique ............................................................................................................. 7

IV - RLE DE L'INGNIEUR PRVENTION SHE .......................................................................... 8

1 - Poste ............................................................................................................................................. 82 - Responsabilits ............................................................................................................................. 83 - Profil et qualits requises .............................................................................................................. 8

AA 11APPROCHE SHE - RLE DE L'INGNIEUR SCURIT PRVENTION

Importance et Rle de l'Ingnieur Scurit-Prvention

2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

Ingnieurs enScurit Industrielle

Ce document comporte 9 pages

02102_A_F

1

I - DANGERS - RISQUES PROFESSIONNELS

1 - DANGERS

Toute activit humaine sexerce au milieu de dangers permanents.

DANGERS PERMANENTS = SOURCE/SITUATION pouvant nuire :

- par blessure ou atteinte la sant- par dommage la proprit, lenvironnement du lieu de travail- ou une combinaison de ces lments

PRODUITS

InflammablesIncompatiblesAsphyxiantsNocifs, toxiquesCorrosifs

Continus, DiscontinusPression, VideTempratureMachineslectricitDmarrage/ArrtTravaux

AMBIANCE DE TRAVAIL

Bruit - AgitationPoussireChaleur/Froid/IntempriesRayonnementConception/AgencementEncombrementIsolement

"HUMAINS"

Atouts/FaiblessesCharges physique,mentale, psychologiqueContexte conomiqueRapports humains

D SE

C 12

38 F

PROCDS/MATRIELS

2 - RISQUES PROFESSIONNELS

RISQUES

DANGER EXPOSITION

CONSQUENCE (gravit)D'UN VNEMENT DANGEREUX PROBABILIT

x

x

ou

D SE

C 21

82 A

Voir document A1 Application B.

AA 11


02102_A_F

2

II - DMARCHE DE DVELOPPEMENT DURABLE - APPROCHE SHE

UNE ACTIVIT

EFFICACE conomiquement :

produire pas de perte humaine ou matrielle pas de mouvement social

QUITABLE socialement

salaires conditions de travail

RESPONSABLE cologiquement

dans lentreprise de lensemble du personnel lextrieur

DES OBJECTIFS

PROTECTION DES HOMMES ET DES POPULATIONS :Matrise de la sant des hommes leur poste de travail, des impacts sant sur levoisinage

PROTECTION DES BIENS / EFFICACIT CONOMIQUE :Rentabilit, rputation, image de marque, sret

RESPECT DES TIERS ET DE NOTRE ENVIRONNEMENT :

rejets chroniques et accidentels / dchets

produits achets / vendus (cycle complet de la vie du produit)

RESPECT DES LOIS ET RGLEMENTS IMPOSS PAR LES POUVOIRS PUBLICSScurit / Hygine-Sant / Protection de l'environnement rsultent de la bonnearticulation des lments de prvention (rglements, actions mises en uvre) :

modalit d'application et de contrle

recherche permanente base sur la connaissance des textes et sur l'exprience

formation des hommes

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3

III - FONCTIONS HABITUELLES D'UN SERVICE SHE

1 - RLE

PROTGER L'HOMME ET SON ENVIRONNEMENT CONTRE L'HOMME

flflflflPAR :

la prvention, l'limination, la rduction des risques

2 - OBJECTIFS

1-PLANIFIER

3-CONTRLER

2-DROULER, FAIRE4-AGIR, CORRIGER SERVICESHE

D ME

Q 17

36 A

Objectifs d'un service SHE

PLANIFIER

PARTICIPER la dfinition de la politique SHE du site en termes d'objectifs et demoyens

DROULER / FAIRE

RDIGER et MAINTENIR jour les consignes SHE / plans spcifiques

CONNATRE / CENTRALISER et DIFFUSER toute la documentation utile(recommandations, obligations rglementaires, )

ASSURER la formation du personnel en matire de prvention HSE

DIRIGER les actions de communication SHE

AA 11


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4

PARTICIPER aux Runions des Comits SHE / Plans de prvention

VISER / CONTRLER les autorisations de travail, permis de feu, de fouilles, depntrer, d'utilisation de source radioactive,

VEILLER ce que les vrifications soient effectues dans les dlais et lesenregistrements tenus jour (essais des alarmes, vacuation, installations de dtection,installations fixes, matriel incendie, )

DONNER l'avis SHE / CONSEILLER sur les projets / modifications

COOPRER avec le Service Mdical.

CONTRLER L'EFFICACIT DE LA POLITIQUE

VRIFIER le respect des consignes

EFFECTUER quotidiennement une tourne SHE sur site

- EFFECTUER des audits SHE sur le site, en particulier sur les chantiers

- ANALYSER les dysfonctionnements SHE

PARTICIPER la tenue jour des statistiques et la publication du rapport annuel duCHSCT(E)

CORRIGER

TIRER LES ENSEIGNEMENTS des erreurs passes pour viter qu'elles ne sereproduisent

INITIER les actions correctives ncessaires suite tout dysfonctionnement SHE

DIRIGER / COORDONNER la lutte contre les sinistres.

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3 - MISSIONS

Les diffrents objectifs d'un service SHE peuvent tre traduits, d'une autre manire, en missions :

Missions d'un service SHE

RECHERCHE

OPRATIONNELLE

Campagnes de scurit

Lutte contre l'incendie Vrification et contrles des installations, matriels et produits Entretien des quipements et moyens de protection 1er secours et vacuation des blesss Respect des organismes lgaux

Analyse les accidents et les conditions de travail

labore des statistiques "techniques"

Participe aux programmes de prvention

Gre la documentation technique et rglementaireet assure une veille rglementaire

Sur la conception et modification des installations

Participe l'laboration des consignes de scurit et des procdures

Participe l'laboration des plans de prvention

Le service mdecine du travailLes services ou directions de l'tablissementLes organismes extrieurs de prventionLes reprsentants du personnel au CHSCTLes organismes d'tatLes associations de riverains

AccueilFormationConfrences

FONCTIONNELLEOU DE CONSEIL

LIAISON AVEC

D SE

C 20

31 A

AA 11


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6

4 - EXEMPLES D'ACTIONS D'UN SERVICE SHE

a - Actions prventives

PROCDURES

rglement personnel (manuel de scurit)

rglement et slection des entreprises extrieures

consignes SHE

procdure / comit de scurit / autorisation de travail

MOTIVATION SENSIBILISATION

information / formation

campagne : concours - affiches - film - intranet

exercices

comit scurit

TUDE - RALISATION DE TRAVAUX POUR DIMINUER LES RISQUES

suggestions / conseils

tudes de danger - tudes d'impact

visite priodique

audits

b - Actions curatives

PROTECTION DES INSTALLATIONS

plans d'urgencePOIPPIalerte la bombe

moyens agents scuritquipe de 1er secourspompiers,

LUTTE CONTRE LE FEU ET LES POLLUTIONS

_ plans d'action 1re urgence / 2me urgenceprotection civileconfrresorganismes tiers

matriel circuit eau incendiemulseursvhiculesinstallations fixesdtecteursmatriel de lutte contre la pollution

AA 11


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7

5 - ORGANISATION HIRARCHIQUEDI

RECT

ION

D SEC 2030 A

Bure

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SERV

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Inform

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Intg

ration

AA 11


02102_A_F

8

IV - RLE DE L'INGNIEUR PRVENTION SHE

1 - POSTE

ASSURER ET FAIRE APPLIQUER la prvention ncessaire afin d'liminer les risquesd'accident de toute nature.

CONTRLER et SIGNALER toute situation ou tout procd contraire au rglementintrieur et aux dispositions lgales sur la scurit et l'hygine / sant au travail,l'environnement.

INFORMER, INSTRUIRE, ENTRANER les quipes de lutte contre l'incendie et risquesenvironnementaux pour dvelopper les connaissances du personnel en fonction dumatriel dispos sur le site.

2 - RESPONSABILITS

- ORGANISER et PLANIFIER le travail du service entre ses diffrents membres.

COORDONNER le travail et la gestion du personnel.

- CONTRLER le travail excut.

_ ASSURER la veille technologique et rglementaire dans le domaine SHE.

RECEVOIR les reprsentants ou fournisseurs d'quipement de protection ou de luttecontre les risques ou incidents SHE.

TENIR les quipes d'intervention parfaitement entranes et les matriels en excellenttat.

CONTRLER et SURVEILLER la formation du personnel dans le domaine SHE.

_ ASSURER par dlgation de la Direction les relations avec l'administration de tutelle.

3 - PROFIL ET QUALITS REQUISES

Voir document A1 - Application A

AA 11


SE PRO - 00549_A_F - Rv. 4 21/03/2005

I - PRESSION RGNANT DANS UNE CAPACIT ....................................................................... 1

1 - Capacit pleine de gaz ................................................................................................................. 12 - Capacit contenant une phase liquide et une phase vapeur ....................................................... 13 - Capacit pleine de liquide ............................................................................................................ 4

II - CONSQUENCES DUN APPORT OU DUN RETRAIT DE CHALEUR UN CORPS........... 5

1 - Apport de chaleur ......................................................................................................................... 52 - Retrait de chaleur ....................................................................................................................... 133 - Vaporisation dun liquide par dtente ......................................................................................... 15

III - COUPS DE BLIER ................................................................................................................ 19

1 - Description du phnomne ........................................................................................................ 192 - Effets de coups de blier et prvention...................................................................................... 21

ANNEXES

Courbes de tension de vapeur de quelques hydrocarbures .................................................................. 23Courbe de tension de vapeur de leau................................................................................................... 24Courbes de tension de vapeur de quelques composs chimiques ....................................................... 25Variation de la densit de quelques liquides avec la temprature ........................................................ 26

AA 33RISQUES LIS AUX PRODUITS

DANGERS LIS AU COMPORTEMENT DES FLUIDES

Scurit dans les Oprations



00549_A_F

1

I - PRESSION RGNANT DANS UNE CAPACIT

1 - CAPACIT PLEINE DE GAZ

t

PRESSION = CHOCSDES MOLCULES

D M

EQ 3

008 A

Pression dans une capacit pleine de gaz

Un gaz est constitu de molcules quipeuvent se dplacer librement les unespar rapport aux autres et qui sontsoumises une agitation incessante etdsordonne.

Ces molcules sont toutes identiquesdans le cas d'un corps pur et elles sont deplusieurs espces dans le cas d'unmlange.

L'agitation des molcules provoque de multiples chocs contre les parois. Les forces pressantes quien rsultent s'appliquent sur toute la surface interne du ballon et crent donc une pression.

Cette pression exerce par le gaz dpend du nombre de chocs par unit de surface(Pression = Force/Surface) et est donc fonction :

du nombre de molcules de gaz, c'est--dire de la quantit de gaz enferme dans leballon

de la surface offerte aux chocs, c'est--dire des dimensions du ballon ou appareillagecontenant le gaz

- de l'agitation des molcules qui augmente avec la temprature

2 - CAPACIT CONTENANT UNE PHASE LIQUIDE ET UNE PHASE VAPEUR

Quand dans un quipement quelconque, non reli latmosphre, il y a coexistence et contact dedeux phases liquide et vapeur la mme temprature et la mme pression, on dit que les deuxphases sont lquilibre liquide-vapeur.

a - Corps pur

Pour un corps pur donn, la prsence simultane de ces deux phases suppose des conditions tellesque leur point reprsentatif dans le diagramme pression-temprature soit sur la courbe de tension devapeur de ce corps pur.

La pression absolue, dans l'quipement, est la tension de vapeur du corps pur la temprature destockage.

t

PRESSION = TENSION DE VAPEUR DU CORPS PUR

D M

EQ 3

008

B

Pression dans une capacit contenant une phase liquide et une phase vapeur

AA 33


00549_A_F

2

En effet chaque corps pur possde une courbe de tension de vapeur qui dlimite, dans le diagrammepression-temprature, deux zones comme reprsent ci-dessous.

- une zone liquide gauche de la courbe (conditions P1 et t1 par exemple)- une zone vapeur droite de la courbe (conditions P2 et t2 par exemple)

Pression COURBE DE TENSION DE VAPEUR

P1

P3

P2

Temprature

D TH

009 D

t1 t2

EtatVAPEUR

EtatLIQUIDE

L +

V

t3

L

V

Courbe de tension de vapeur

Sur la courbe elle-mme (conditions P3 et t3 par exemple) il y a coexistence des deux phases liquideet vapeur

Les planches en annexe prsentent les courbes de tension de vapeur de quelques corps purs.

titre dexemple on a reprsent ci-dessous une sphre contenant du propane liquide et gazeux latemprature de 20C.

Propanegazeux

Propaneliquide

TV20C3

20C

20C

P P

Courbe de tension devapeur du propane

t D SEC

009 A

Pression dans une sphre de propane

La condition dquilibre liquide-vapeur tant ralise, puisquil y a coexistence des deux phases, la

pression P rgnant dans le ballon est la tension de vapeur du propane 20C, que lon note TV20C3

.

AA 33


00549_A_F

3

Labaque en annexe permet den lire la valeur :

P = TV20C3

= 8,2 atm

La courbe de tension de vapeur dun corps pur permet donc de connatre la pression rgnantdans une capacit contenant ce corps lquilibre liquide-vapeur, une temprature connue etceci quel que soit le niveau de liquide.

b - Mlange

Si l'on considre un ballon dans lequel un mlange est l'quilibre liquide-vapeur, la pression Prgnant dans le ballon est appele tension de vapeur du liquide la temprature considre.

t

PRESSION = TENSION DE VAPEUR DU MLANGE

D ME

Q 30

08 C

Pression dans une capacit contenant un mlange l'quilibre liquide-vapeur

Dans un tel ballon, une augmentation de temprature provoque la vaporisation partielle immdiate duliquide; on dit que celui-ci est son point de bulle. Par contre, une diminution de tempratureprovoque la condensation partielle immdiate de la vapeur, on dit que celle-ci est son point derose.

AA 33


00549_A_F

4

3 - CAPACIT PLEINE DE LIQUIDE

La pression nest pas une proprit du liquide mais dpend de la machine qui a gnr la pression (engnral une pompe), des systmes de rgulation de pression et des systmes de protection dont estquipe la capacit.

PP

V1 ferm en premierV2 ferm en second

V2 ferm en premierV1 ferm en second

P = Pression AtmosphriqueP = Presse de refoulement de la pompe dbit nul

V2 V2(F - 2) (F - 1)En service En service

V1(F - 1) V1(F - 2)

D CH

3001

A

Pression dans une capacit pleine de liquide

AA 33


00549_A_F

5

II - CONSQUENCES D'UN APPORT OU D'UN RETRAIT DE CHALEUR A UN CORPS

1 - APPORT DE CHALEUR

Un apport de chaleur un corps peut avoir les deux consquences suivantes :

- augmenter la temprature du corps sans changement d'tat physique, mais entranerune dilatation

- provoquer la changement d'tat physique du corps, ce qui signifie vaporisation pour unliquide

a - Apport de chaleur sans changement d'tat

Capacit pleine de gaz

La pression augmente. Elle varie approximativement comme la temprature absolue du gaz qui estmesure en Kelvin (K = C + 273).

Les risques encourus sont faibles.

Capacit pleine de liquide

Tout liquide tend se dilater quand la temprature augmente; il y a une expansion thermique.

Cette caractristique entrane des risques car l'lvation de temprature d'un liquide emprisonn dansun rcipient peut par expansion thermique entraner des surpressions considrables capables derompre tous les quipements non protgs, ce liquide tant incompressible.

Dans le cas d'un ballon en acier plein d'eau 20C, une lvation de temprature de 30C entraneune pression de l'ordre de 180 bars, soit en moyenne 6 bars/C d'lvation de temprature. Auxtempratures plus leves le gradient d'lvation de pression est encore plus grand car la dilatationde l'eau est plus leve.

Ceci est illustr par le schma ci-dessous :

20C 50C 75C 105C

0 175 490 960D

SEC

012 A

bar rel

volution de la pression dans une capacit pleine deau liquide

AA 33


00549_A_F

6

Le graphique ci-dessous montre dans un rcipient plein de gaz liqufis, sans phase gazeuse,llvation de pression approximative en fonction de llvation de temprature, en ngligeant lesvariations de volume du rcipient.

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pression (bar rel)

lvation detemprature

(C)

D SE

C 01

3 A

valuation de la pression dans une capacit pleine de gaz liqufis

Sil existe un ciel gazeux au-dessus du liquide, lors de llvation de temprature, cette phase vapeurest dabord comprime et la pression lintrieur du rservoir slve plus lentement.

Mais lorsque le liquide a occup, aprs dilatation, tout le volume du rcipient, la pression crot denouveau brutalement.

Ces risques peuvent apparatre en particulier dans une capacit isole (telle que sphre, camion-citerne, wagon-citerne, ballon, bouteille dchantillons, ) par lvation de la temprature ambiante.

On ne doit donc jamais remplir une capacit afin qu'il subsiste un ciel gazeux permettant la libredilatation du liquide par lvation de temprature.

La temprature maximale de rfrence pour des conditions normales de stockage en France est de50C.

Elle est prise 40C si lquipement est muni dun pare-soleil (exemple : wagon et camion-citerne).

Compte tenu de ce qui prcde la rgle couramment utilise est qu'il subsiste un ciel gazeux aumoins gal 3 % du volume total du rcipient quand le liquide est 50C.

La quantit maximale du produit que peut contenir un rservoir se calcule donc en masse.

AA 33


00549_A_F

7

Application :

Quelle est la quantit maximale de propane pur 20C que lon peut introduire dans une sphre de1000 m3 ?

Volume total de la sphre :

Ciel gazeux minimal 50C :

Volume liquide maximal 50C :

Masse volumique du propane 50C : 445 kg/m3

Masse maximale de propane stock :

Masse volumique du propane 20C : 500 kg/m3

Volume maximal de propane 20C :

Il en est ainsi pour une bouteille de propane ou de butane commercial qui nouvellement remplie un ciel gazeux de 15 % 15C environ. Celui-ci subsiste 50C (3 % minimum).

GPLcommerciaux

15 % 3 %

15C 50C

D SE

C 01

9 D

Surveiller les niveaux : dans les sphres en particulier, se souvenir que le volume nest pasproportionnel au niveau.

Attention aux capacits laisses pleines aprs les preuves hydrauliques.

Ces risques concernent aussi une tuyauterie isole. Laugmentation de temprature du produit parla soleil peut entraner des ruptures de joints et/ou mme de la tuyauterie, ou tout au moinsempcher louverture de robinet-vanne opercule.

AA 33


00549_A_F

8

Il faut prendre lune des prcautions suivantes :

- laisser dcolle une vanne vers une capacit- si des soupapes dexpansion thermique sont prvues, veiller ce quelles ne soient pas

isoles

Vannecadenasse

ouverteO

F F

BAC

D S

EC 0

14 A

DN 20(3/4")(CO)

DN 25 (1")

Soupape d'expansion thermique sur bac de stockage

D M

EQ 3

009

A

Soupape d'expansion thermique sur transfert de liquide

AA 33


00549_A_F

9

Application :

Calculer la quantit de propane pur vacue par une soupape dexpansion thermique place sur uneligne isole soumise une lvation de temprature.

Avec :

- ligne : longueur 100 m diamtre nominal 4 (DN 100) section de passage : 82,1 cm2- temprature initiale : 20C- temprature finale : 40C

sur les changeurs, s'il n'existe pas de soupape d'expansion thermique : ne jamais isolerle fluide froid si le fluide chaud est en service.

Fluide chaud

D M

TE 1

041

B

NE JAMAIS ISOLER LE FLUIDE FROID,

SI LE FLUIDE CHAUDEST EN SERVICE

Fluide froid

Prcaution d'exploitation sur un changeur

AA 33


00549_A_F

10

Capacit lquilibre liquide-vapeur

Tant quil subsiste un ciel gazeux, la pression augmente avec lvation de temprature conformment la courbe de tension de vapeur du corps concern.

Lexemple ci-dessous permet dobserver laugmentation de pression avec la temprature dans unesphre de pur.

20 C

D SE

C 01

5 A

50C

bar rel. bar rel.

Les pressions qui en dcoulent sont moins importantes que dans le cas prcdent etnengendrent gnralement pas de risques particuliers.

Nanmoins il faut tenir compte de cette proprit physique lors de toute opration inhabituelle :dtournement de produit, dmarrage, conditions climatiques inhabituelles,

b - Apport de chaleur avec changement d'tat

La vaporisation du liquide s'accompagne :

- d'une consommation d'nergie appele chaleur latente de vaporisation- d'une augmentation trs importante de volume

Dans le cas de l'eau : 100C et la pression atmosphrique, l'eau donne un volume de vapeurenviron 1600 fois plus grand que son volume l'tat liquide. Aussi l'eau qui entre accidentellementdans une installation, si elle est vaporise par un produit chaud, peut occasionner une rupture del'installation.

On comprend donc que les surpressions puissent se produire dans des quipements lors de lavaporisation de quantit mme faible d'eau si le volume offert la vapeur n'est pas suffisant.

Le risque de surpression augmente bien entendu avec la temprature.

Il peut y avoir destruction de l'quipement intrieur et mme clatement.

AA 33


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11

Ainsi dans un bac de stockage :

- lors de la rupture dun serpentin dans un bac de stockage de produits rchauffs, on setrouve en prsence dun dbordement avec moussage (FROTH-OVER). Cest la mise enbullition deau dans un produit chaud, non en feu

PV

VAPEUR

CONDENSAT

T > 100C

D SE

C 01

6 A

- lors dun feu dans le rservoir on peut rencontrer :

une mulsion en surface avec dbordement par prsence deau provenant delarrosage ou de la mousse (SLOP OVER)

une vaporisation dans la masse (BOIL OVER) provoque par le produit qui, enbrlant, cre une onde de chaleur qui se dplace vers le fond du rservoir etprovoque lbullition de leau libre situe en fond de bac

D SE

C 30

00 A

Fractions lgresremontant

Fractions lourdescoulant

Fractions lgresdistillantes

Ondes de chaleur

Eau libreou en mulsion

Phnomne de boil-over

AA 33


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12

Le produit enflamm, projet dans les airs, gnre une vritable boule de feu.

D SEC

018 A

Rupture dun bac de stockage lors d'un boil-over(toit sans soudure frangible)

En opration, les prcautions suivantes sont prendre :

contrle de l'absence deau dans les coulages vers les bacs de stockage traitant desproduits chauds non aqueux

purge en point bas dans les tuyauteries et les capacits de stockage o peutsaccumuler de leau

drainage complet de leau rsiduelle aprs des preuves dtanchit hydraulique avanttout dmarrage des units risques

vrification de labsence deau dans les rservoirs de vidange (ft, tonne vide, )avant ladmission de produit chaud

vrification du bon fonctionnement des purgeurs sur les lignes de vapeur deau pourviter les "marteaux d'eau".

Vapeur

Condensats

PV

D SE

C 02

1 A

pas dutilisation de la vapeur deau dans les serpentins de rchauffage de rservoir destockage contenant des produits stocks une temprature suprieure 80-90C.

AA 33


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13

2 - RETRAIT DE CHALEUR

Un retrait de chaleur a les consquences inverses :

diminution de la temprature du corps sans changement dtat physique aveccontraction par augmentation de la masse volumique

changement dtat physique, ce qui signifie :

condensation pour une vapeur solidification pour un liquide

Dans les deux cas, une mise sous vide est craindre si la capacit considre est isole.

Elle sera nanmoins bien plus importante lors de condensation de vapeur. Il peut y avoir dformationet mme implosion du matriel.

Les exemples ci-dessous illustrent ce risque.

F

120C

retraitde

chaleur

F

F F

50C

eau

Mise sous vide d'un rcipient sous pression

D SE

C 03

0 A

Mise sous vide dun bac de stockage

AA 33


00549_A_F

14

Les accidents les plus frquents sur les quipements isols se produisent lors derefroidissement inopins (pluie, baisse de la temprature extrieure, ) :

- par condensation de la vapeur deau lors de manuvre de dgazage ou de dsaration- par condensation de la vapeur deau contenue dans lair (bac de stockage, silos, )- pendant le transport de produits chauds

Les prcautions ncessaires sont les suivantes :

- mettre les vents et les purges lair libre sil ny a pas de risque de mlange explosif, etvrifier quils ne sont pas bouchs

- maintenir une lgre surpression par :

laddition dun corps pur lger (exemple : propane dans butane) du gaz inerte du gaz de chauffe

- vrifier le bon fonctionnement des soupapes de respiration double effet sur les bacs destockage

Les risque existe aussi dans une capacit contenant un corps lquilibre liquide-vapeur.

En effet, selon la temprature certains corps ont une tension de vapeur infrieure la pressionatmosphrique.

Dans le cas du n-butane pur, ceci est illustr par lexemple dessous :

D SE

C 12

23 B

20 C 0 Cn. Butane

gazeuxn. Butane

l'quilibre

Bar rel. Bar rel.

volution de la pression dans un wagon-citerne de butane

Par temps froid pour viter la mise sous vide, il peut tre ncessaire de pressuriser les capacits(sphre, wagons-rservoirs, habituellement en pression).

AA 33


00549_A_F

15

3 - VAPORISATION DUN LIQUIDE PAR DTENTE

a - Risques de givrage

Lors dune vaporisation par baisse de pression dans une vanne, il ny a pratiquement pas dchangethermique avec le milieu ambiant.

La chaleur latente ncessaire la vaporisation du liquide est prise au liquide lui-mme. La baisse detemprature qui en dcoule amne en prsence dhumidit, un givrage au point de dtente et peutcrer des blocages par le gel de leau ou par la formation dhydrates.

3

21D

SEC

024 A

Lors dune prise dchantillon de gaz liqufispour permettre en cas dincidents chaquevanne soit manuvrable :

ouvrir dans lordre, les robinets 1puis 2

lorsque la prise est termine, fermer 2puis 1

dcomprimer le flexible en ouvrant 3 dcomprimer la ligne entre 1 et 2 en

ouvrant 2, puis fermer 2

Ceci est bien entendu aussi valable pur unepurge de gaz liqufis.

b - Formation dhydrates

Hydrates d'hydrocarbures

Les hydrates sont des structures cristallines qui peuvent se former lorsquon met deshydrocarbures et de leau en prsence dans certaines conditions.

Il est admis que les hydrates sont des inclusions de molcules de gaz dans les espaces laisss libresdans un rseau cristallin de molcules deau avec de faibles liaisons chimiques entre le gaz et leau.

Deux types dhydrates ont t mis en vidence :D

CH 30

00 A

H

H

H

H

H

HH

H

H H

HH

H

HH

Molcules d'Hydrocarbures

Rseau cristallin de molcules d'eau Exemple de structure cristallined'un hydrate (propane)

AA 33


00549_A_F

16

- le premier intressant les molcules de faibles tailles (mthane, thane, thylne) avecpour formules :

CH4 7,6 H2O C2H6 7,6 H2O

- le second relatif aux molcules plus grosses (propylne, propane, isobutane)comportant 17 molcules deau

Les tailles des molcules au-del du n-butane sont trop importantes pour permettre la pntrationdans une cavit du rseau cristallin de sorte que les homologues suprieurs au butane ne peuventdonner lieu des formations dhydrates.

Les hydrates sont des solides de couleur blanche qui peuvent revtir diffrents aspects (neige, givre,cristaux ou arborescences) et dont la densit est denviron 0,98.

Les tempratures de formation des hydrates dpendent de la pression et de lhydrocarbure concernet peuvent tre largement situes au-dessus de 0C.

Le diagramme ci-dessous reprsente les domaines de formation dhydrates ou deau libre pourquelques hydrocarbures :

-5 0 5 10 15 20 300,5

0,60,70,80,9

1

2

3

4

5

678910

20

30

40

5060

708090

100

n-butane

Isobutane

Propane

thane

Mthane

Pression

ZONE DE FORMATIOND'HYDRATES

0C TempratureTemprature (C)

atm

C

D TH

008 B

Eau liquide+

HC liquide

Eau liquide+

vapeur d'HC

Eau s

olide

+

vape

ur d'H

C

Domaine de formation des hydrates

AA 33


00549_A_F

17

Ces tempratures nont bien entendu aucun rapport avec les tempratures de solidification deshydrocarbures rsumes dans le tableau ci-dessous.

Constituants Temprature desolidification (C)

Mthane 182,5

thane 183

Propane 187

Isobutane 159,4

thylne 169,4

Propylne 185,4

Lorsque l'hydrate se dcompose, il y a libration du gaz contenu dans le rseau cristallin.

Ex : 164 cm3 de mthane gazeux par cm3 d'hydrate solide.

Autres hydrates

Il peut y avoir formation d'hydrates avec d'autres gaz tels que le gaz carbonique, l'hydrogne sulfur, lechlore, le brome.

Gaz Hydrate / Formule Couleur

CO2 CO2 / 7,6 H2O Blanchtre

H2S H2S / 5,07 H2O Jauntre

Cl2 Cl2 / 5,75 H2O Lgrement color

Br2 Br2 / 10 H2O Rougetre

Risques lis aux hydrates

Les hydrates occupent un volume important tant donn leur faible masse volumique.

Ils sont capables de boucher en partie ou en totalit les quipements tels que lignes, filtres,robinetterie,

Ils peuvent s'accumuler dans les changeurs, se dposer dans les machines tournantes enentranant un balourd du rotor gnrateur de vibrations.

Ladhrence aux parois et la duret du bloc dhydrates est telle quaucun moyen mcanique normal dedbouchage ne peut tre mise en uvre.

Seul le rchauffage (ex : lance vapeur) s'avre efficace.

AA 33


00549_A_F

18

Pour viter ces risques il faut :

diminuer la teneur en eau dans le gaz (ex : 0,01 % 15C dans le propane)

injecter du mthanol, avide d'eau

c - Fuite latmosphre de gaz liqufis sous pression

Lors dune fuite de gaz liqufis sous pression il y a dtente brusque de la pression interne durcipient pression atmosphrique et donc vaporisation instantane dune partie du gaz liqufilibr.

La partie non vaporise scoule en nappes circulaires et se vaporise lentement grce aux apportsthermiques de lenvironnement (conduction et convection avec le sol ou de leau, rayonnement solaire,temprature ambiante, ).

Le phnomne est diffrent dans le cas dun gaz liqufi cryognique stock la pressionatmosphrique puisque la vaporisation instantane napparat pas, le produit libr se rpand sur lesol, formant une nappe qui se vaporise peu peu.

AA 33


00549_A_F

19

III - COUPS DE BLIER

1 - DESCRIPTION DU PHNOMNE

Un coup de blier est une brusque variation de pression et a pour cause une brutale variation dedbit :

fermeture / ouverture de robinets

dmarrage / arrt de pompe (en particulier distance)

Dans une tuyauterie o circule du liquide, une fermeture brusque de vanne ne bloque pasimmdiatement toute la masse de liquide se trouvant dans la tuyauterie. Ce liquide encore enmouvement vient scraser sur la face amont de lopercule de la vanne en produisant uneaugmentation de pression et de la mme faon, la pression en aval de la vanne chute brutalement.

Amont Aval

AvalAmont D SEC

025 A

Cette surpression (ou dpression) localise sur une petite longueur va se dplacer sous forme duneonde le long de la conduite ( la vitesse du son dans le liquide 1 km/s) jusqu ce quelle rencontreun obstacle qui la fait repartir dans lautre sens.

On cre ainsi un mouvement de va et vient de surpression et de dpression qui diminue avec le tempsgrce aux frottements qui amortissent le mouvement.

La valeur de la surpression atteinte est fonction de la vitesse de fermeture de la vanne. Une formulesimplifie permet destimer cette surpression.

P = surpression en barL = longueur de la tuyauterie en mt = dure de la fermeture de la vanne en s

P = L . (V1 V2)

t . 50

v1 = vitesse du produit ligne en service en m/sv2 = vitesse aprs fermeture vanne = 0 m/s

AA 33


00549_A_F

20

Application :

Calculer la surpression atteinte dans le cas suivant :

Dbit =Diamtre tuyauterie =Longueur de la tuyauterie =Temps de fermeture de la vanne =

50 100 150 200 250 300 350 400

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

D SE

C 03

2 A

Vites

se en

m/se

c.

DN 50

Srie

F - 2

" Sch

40

DN 80

Srie

F - 3

" Sch

40

DN 10

0 Sri

e F - 4

" Sch

40

DN 12

5 Srie

F - 5"

Sch 40

DN 150

Srie F

- 6" Sch

40

DN 200 S

rie F - 8" S

ch 40

DN 250 Srie F

- 10" Sch 40

DN 300 Srie F - 12"

Sch 40

DN 400 Srie F - 16" Sch 40

Dbits en m3/h

Relation vitesse-dbit dans une conduite en fonction du diamtre

AA 33


00549_A_F

21

2 - EFFETS DE COUPS DE BLIER ET PRVENTION

Les coups de blier par la surpression ou la dpression quils occasionnent peuvent tre la cause dechocs et de ruptures dlments de tuyauterie (en particulier en plastique o les phnomnes sontfrquents) ou de pices mcaniques : joints, corps de pompe, boulonnerie de brides, clapets,

Pour prvenir ces incidents, deux solutions peuvent se prsenter :

- la non cration du coup de blier- la surpression de la variation de pression par un quipement appropri

viter le coup de blier

Lamplitude de la surpression dpend essentiellement de la vitesse de variation du dbit. Il suffit doncde sattacher ne produire que des variations lentes du dbit.

Il est ainsi recommand de :

dmarrer une pompe vanne de refoulement ferme darrter une pompe aprs avoir ferm la vanne de refoulement douvrir ou fermer les robinets manuels progressivement (attention aux vannes 1/4 tour) de prvoir des temps raisonnables d'ouverture / fermeture des robinets motoriss de remplir lentement une canalisation vide

vanne ouverte brusquement

Air

Vanne ferme

Impact du front du liquide = surpression D SEC

026 A

Coup de blier l'ouverture d'une vanne

Se prmunir contre les coups de blier

Il est cependant trs difficile dviter tous les coups de blier :

un arrt brutal de pompe nest pas souvent prcd par la fermeture de la vanne derefoulement

les automatismes de chargement crent systmatiquement des coups de blier

Des quipements de protection peuvent tre prvus :

soit pour amortir les coups de blier par exemple avec une capacit antipulsatoire

soit pour se protger contre des surpressions occasionnelles importantes par exemple avecune soupape ou un disque dclatement.

AA 33


00549_A_F

22

Pour viter la dissolution du gaz dans le liquide, on utilise des bouteilles membranes de type Olaer.La pression de gonflage est fonction des caractristiques du circuit. Une bouteille ne peut amortirquune seule frquence.On n'est donc pas protg dans le cas d'une pompe vitesse variable

Vessie

Gazcomprim

Orifice degonflage

D SE

C 02

7 B

Ouvert

Bouteille anti-pulsatoire de type Olaer Clapet Neyric sur rseau d'eau incendie

Systmes de protection contre les surpressions et les dpressions

AA 33


00549_A_F

23

0

1020

3040

5060

7080

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

-19

0

-20

0 1

23456789 10

20 1515

304050

123456789 1020304050

-18

0-17

0-16

0-15

0-14

0-13

0-12

0-11

0

-10

0

010

020

0-20

0-10

0-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

D PPC 010 A

n-He

ptane

Mthane

Ethyln

e

Ethan

e

Propyl

nePro

pane

isoBu

tane

n-Bu

tane

isoPe

ntane

n-Pen

tane

n-Hex

ane

Pres

sion (

Atm)

COUR

BES

DE TE

NSIO

N DE

VAPE

UR

DE Q

UELQ

UES H

YDRO

CARB

URES

(Origi

ne q

uatio

n d'A

ntoin

e)

Tem

pra

ture

(C)

0,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0,10,20,30,40,50,60,70,80,9

AA 33


00549_A_F

24

0,150 100 150 200 250 300 350 400

Temprature (C)

0,2

0,3

0,4

0,50,60,70,80,9

1

2

3

4

56789

10

20

30

40

5060708090

100

200

300

400

500

D TH

018 E

Pres

sion (b

ar)

Pointcritique

221,29 bar

374,15 C

C

COURBE DE TENSION DE VAPEUR DE L'EAU DE 50 C AU POINT CRITIQUE

AA 33


00549_A_F

25

0,05 -1

30

D TH

1005

A

-12

0-11

0-10

0-90

-80

-70

-50

-60

-40

-30

-20

-10

010

2030

4050

6070

8090

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

-13

0-12

0-11

0-10

0-90

-80

-70

-50

-60

-40

-30

-20

-10

010

2030

4050

6070

8090

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10,20,30,40,50,60,70,80,9123456789102030405060708090100

150

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10,20,30,40,50,60,70,80,9123456789102030405060708090100

150

NH3

CO2

BF3

HCI

Cl2

CCl4

BrF3

HF

Tem

pra

ture (

C)

COURBES DE TENSION DE VAPEUR DE QUELQUES COMPOSS CHIMIQUES

Origine quation d'Antoine

Pression (bar)

PT

PT

PTPT

AA 33


00549_A_F

26

VARIATION DE LA DENSIT DE QUELQUES LIQUIDESAVEC LA TEMPRATURE

Nom FormuleDensit d

-80C -60C -40C -20C 0c 20C 40C 60C 80C 100C 150C 200C

Actaldehyde C2H4O 0,78

Actate de butyle C6H12O2 0,882

Actate d'thyle C4H8O2 0,901

Actone C3H6O 0,855 0,832 0,811 0,791 0,765 0,74

Acide actique C2H4O2 1,049 1,028 1,003 0,98 0,96

Acide formique CH2O2 1,221 1,192 1,169

Acrylonitrile C3H3N 0,806

Anhydride actique C4H6O3 1,082

Benzne C6H4 0,879 0,858 0,836 0,815 0,793 0,731 0,661

Butane n-butane C4H10 0,674 0,658 0,640 0,621 0,601 0,579 0,555 0,528 0,500 0,488

isobutane 0,605 0,584 0,559 0,534 0,505

Chlore (liquide) Cl2 1,571 1,522 1,448 1,411 1,348 1,279 1,203 1,113

Chlorobenzne C6H5Cl 1,13 1,108 1,087 1,065 1,04 1,02 0,96 0,896

Chloroforme CHCl3 1,64 1,60 1,56 1,52 1,48 1,43 1,40 1,36 1,32 1,21 1,06

Chlorure de mthyle CH3Cl 1,101 1,067 1,031 0,997 0,960 0,921 0,881 0,837 0,790 0,733

Chlorure de mthylne CH2Cl2 1,49 1,455 1,42 1,385 1,35 1,318 1,28 1,248 1,212 1,175 1,06 0,90

Chlorure de vinyle C2H3Cl 1,06 1,03 1,00 0,975 0,945 0,915 0,88 0,845 0,80 0,745 0,51

Cyclohexane C6H12 0,78 0,76 0,74 0,72

Dithylne glycol C4H10O3 1,135 1,122 1,107 1,091 1,075 1,06 1,02

thanol C2H6O2 0,855 0,835 0,82 0,806 0,789 0,765 0,745 0,736 0,716 0,645 0,50

thylne glycol C2H6O2 1,127 1,113 1,098 1,083 1,069 1,054 1,017 0,974

Formaldhyde CH2O 0,815

Fron 22 CHClF2 1,512 1,465 1,411 1,350 1,285 1,213 1,133

Furfural C5H4O2 1,16

Glycrine C3H8O3 1,263 1,251 1,237 1,224 1,21 1,17 1,132

Mthanol CH4O 0,880 0,862 0,845 0,827 0,810 0,792 0,774 0,755 0,736 0,714 0,646 0,563

Mercure Hg 13,64 13,60 13,55 13,50

Nitrobenzne C6H3NO2 1,203 1,182 1,163 1,142 1,122 1,071 1,018

Oxyde d'thylne C2H4O 0,95 0,92 0,891 0,864 0,834 0,804 0,78 0,75 0,63

Propane (liquide) C3H8 0,624 0,603 0,579 0,556 0,530 0,502 0,469 0,433

Soufre fondu S 1,80 1,78 1,76

Styrne C8H8 0,907

Tetrachl. de carbone CCl4 1,67 1,63 1,585 1,545 1,505 1,46 1,42 1,31 1,18

Tolune C7H8 0,960 0,942 0,923 0,905 0,886 0,868 0,849 0,830 0,811 0,791 0,739 0,679

Trichlorthylne C2HCl3 1,60 1,57 1,535 1,50 1,465 1,43 1,395 1,36 1,33 1,24 1,13

Ure (fondue) CH4N2O 1,335

m-xylne 0,885 0,866 0,851 0,833 0,814 0,793 0,738 0,68

Xylne o-xylne C8H10 0,91 0,881 0,865 0,846 0,83 0,812 0,764 0,708

p-xylne 0,861 0,84 0,823 0,805 0,786 0,738 0,682

AA 33


PP DIV - 02082_A_F - Rv. 1 03/03/2005

I - FORMATION DES COMBUSTIBLES FOSSILES..................................................................... 1

1 - Formation des hydrocarbures ...................................................................................................... 12 - Formation du charbon .................................................................................................................. 4

II - GISEMENT ................................................................................................................................ 5

1 - Formation d'un gisement .............................................................................................................. 52 - Caractristiques d'un gisement .................................................................................................... 83 - Connaissance d'un gisement ....................................................................................................... 94 - Mcanismes de drainage d'un gisement.................................................................................... 10

III - FORAGE PTROLIER ............................................................................................................ 12

1 - Architecture d'un forage ............................................................................................................. 122 - Trpans ...................................................................................................................................... 133 - Fluide de forage ......................................................................................................................... 144 - Tubage et cimentation................................................................................................................ 155 - Obturateurs de scurit.............................................................................................................. 156 - Plate-forme de forage (Rig)........................................................................................................ 167 - Cas particulier des forages marins (offshore) ............................................................................ 178 - Forages complexes .................................................................................................................... 18

IV - QUIPEMENTS D'UN PUITS ................................................................................................. 18

1 - Production naturelle ................................................................................................................... 182 - Production active...................................................................................................................... 193 - Tte de puits............................................................................................................................... 21

V - INSTALLATIONS DE SURFACE ............................................................................................ 22

1 - Traitement du ptrole brut .......................................................................................................... 222 - Traitement du gaz ...................................................................................................................... 233 - Traitements dans les stations satellites...................................................................................... 25

BB 11 -- 00INFORMATION AMONTFORMATION - EXPLORATION ET PRODUCTION DES GISEMENTS

Information Amont - Aval - Transport



Ingnieurs enScurit Industrielle

02082_A_F

1

I - FORMATION DES COMBUSTIBLES FOSSILES

Les termes de "combustibles fossiles" font rfrence aux hydrocarbures ptrole brut et gaz naturel ainsiqu'au charbon.

1 - FORMATION DES HYDROCARBURES

a - Formation du krogne

La formation des hydrocarbures est l'aboutissement d'un long processus de sdimentation de lamatire organique (plusieurs millions d'annes).

Sur notre plante des organismes vivants meurent en permanence. Ces organismes sont composspour l'essentiel de carbone, hydrogne, oxygne et azote sous forme de molcules complexes.

la mort de ces organismes, les molcules complexes se dcomposent en molcules plus simples(CO2 par exemple) qui sont pour la plus grande partie recycles rapidement par la biosphre.

Toutefois, une faible partie (moins de 1 %) de la matire organique se dpose et est entrane vers lefond des mers et ocans :

soit par processus alluvionnaire provenant de l'rosion des continents : charge terrigne

soit par dpt de la matire organique provenant des ocans eux-mmes (plancton) :charge allochimique.

D PP

C 10

75 B

Animaux etvgtaux

Charge trrigne+ organique

Charge allochimique+ organique

Couches endcomposition

12

3

Mcanisme de sdimentation

BB 11 -- 00


02082_A_F

2

Les sdiments minraux en formation contiennent donc une part plus ou moins forte de matireorganique qui s'y trouve pige.

Dans le sdiment, la quantit d'oxygne libre est faible et rapidement consomme par l'oxydation d'unepartie de la matire organique. On se retrouve donc rapidement dans un milieu dpourvu de O2 libreappel milieu anarobie.

Dans ce milieu, la transformation se fait grce l'action des bactries anarobies qui utilisent l'oxygneet l'azote contenus dans les molcules organiques, laissant ainsi le carbone et l'hydrogne qui peuventalors se combiner pour former de nouvelles molcules : les hydrocarbures.

Cette premire transformation par les bactries transformation biochimique conduit la formationd'un compos solide appel krogne dissmin sous forme de petits filets dans le sdiment minralappel roche-mre.

ce stade, des atomes de carbone et d'hydrogne s'unissent afin de former une molcule simple, lemthane (CH4). Ce gaz qui se forme dans les couches suprieures du sdiment est appel mthanebiochimique car il est le produit d'une dgradation biochimique.

Matire organique CH4 + H2Odgradationbiochimique

De plus, les bactries sont galement responsables de la formation d'hydrogne sulfur (H2S) pardgradation des sulfates dissous dans l'eau.

b - Formation de l'huile et du gaz

Formation du krogne

Formation des hydrocarbures

Enfouissement et pyrolyse

Filet de krogne

Filet d'hydrocarbures

Roche mre

D PP

C 12

71 A

Par suite des mouvements trs lents de la crote terrestre, les sdiments senfoncent et la tempratureainsi que la pression ambiantes augmentent.

Le krogne va alors subir une dgradation thermique phnomne de pyrolyse conduisant lapparition de molcules d'hydrocarbures de plus en plus complexes.

Ce phnomne provoque galement une expulsion deau et de CO2 plus ou moins importante selon laquantit initiale doxygne.

BB 11 -- 00


02082_A_F

3

La roche-mre doit tre suffisamment impermable afin que le temps de sjour du krogne soitsuffisamment long pour que le phnomne de pyrolyse ait lieu.

Les phnomnes conduisant la transformation du krogne vont dpendre des conditions detemprature et de pression et donc de la profondeur denfouissement.

1000

0

2000

3000

4000

0 20 40 60 80Hydrocarbures gnrs (%)

KROGNE

Dgradation thermique

C

Dgradation biochimique O-N > soustraction

Fentre

huile

Fentre

gaz

(mthane biochimique)

Rsidu de carbone

MATIRE ORGANIQUE C-H-O-N

H-C

Profondeur(m)

Huile

Gaz

D PP

C 12

72 A

Formation de lhuile et du gaz

partir de 1000 m la dgradation thermique prend le pas sur la dgradation biochimique.

Entre 1000 et 2000 m le krogne se transforme en huile (ptrole brut) pour l'essentiel,avec une petite partie de gaz.

Entre 2000 et 3000 m , le krogne produit un maximum dhuile. Cest la "fentre huile.

Au-del de 3000 m, la fraction de gaz devient plus forte car le phnomne de pyrolyse estplus important et conduit une dgradation de lhuile produite. Cest la fentre gaz.

La formation dhuile (ptrole but) s'accompagne pratiquement toujours de formation de gaz en plus oumoins grande quantit selon les conditions de la transformation thermique qui sest produite.

Dans la zone de la fentre huile, il peut galement y avoir formation dhydrogne sulfur lors de ladgradation thermique du krogne. Ce compos peut aussi tre obtenu par un phnomne derduction des sulfates par les hydrocarbures.

La formation des hydrocarbures partir du krogne est un processus extrmement lent stalant surdes millions dannes.

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4

De plus, la quantit dhydrocarbures forms reprsente une trs faible part de la masse totale dekrogne.

MASSE KROGNE TERRESTRE`1016 tonnes

GAZHUILE

(ptrole brut) CHARBON3.1011 tonnes

(0,003% du krogne)3.1011 tonnes

(0,003% du krogne)1013 tonnes

(0,1% du krogne) D PPC

1273

A

Production des combustibles fossiles partir du krogne

2 - FORMATION DU CHARBON

Le charbon est une varit de krogne forme partir de vgtaux suprieurs (arbres,fougres, etc.).

Laccumulation importante de ces vgtaux dans des conditions anarobies (zone de grandsmarcages) provoque l'apparition dun krogne dont la proportion est majoritaire par rapport la partieminrale, contrairement ce qui se passe pour la formation des hydrocarbures.

Lors de la sdimentation, llimination des parties volatiles (hydrogne, oxygne et azote) provoquentune concentration du carbone.

Tourbe (50 % C)

Marcage

Lignite (72 % C)

D PP

C 12

74 A

Houille (85 % C)ENFOUISSEMENT

Anthracite (93 % C)

Formation du charbon

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5

Le premier stade de la sdimentation conduit la tourbe. Puis, leffet de pyrolyse d lenfouissementconduit progressivement au lignite (70 % de C), la houille et finalement lanthracite (> 90 % de C).

Comme pour les autres krognes, la formation du charbon saccompagne galement de formationdhuile et de gaz (le redout mthane ou grisou).

II - GISEMENT

Pour que les hydrocarbures soient exploitables, il faut que des quantits significatives dhuile ou de gaz soientaccumules dans des zones de taille limite.

Ce sont les conditions que lon trouve dans les gisements.

1 - FORMATION DUN GISEMENT

Lors de la formation de lhuile et du gaz partir du krogne, les gouttelettes dhydrocarbure sontdissmines dans la roche-mre et ne pourraient pas tre exploites si des phnomnes de migrationet de concentration ne staient pas produits.

a - Processus de migration

Gouttelettesd'hydrocarburesdissimines

Gouttelettesd'hydrocarbures

en transitPtrole Particules

Roche-mre Roche-rservoirMigration

D PP

C 12

75 A

Migration des hydrocarbures

Quand la pression du gaz form lors de la pyrolyse du krogne en profondeur devient suffisante pourvaincre limpermabilit de la roche-mre, elle permet une migration des fractions liquide et gazeuse travers les pores de la roche-mre.

On dit que les hydrocarbures sont expulss de la roche-mre et subissent une migration primaire.

Ils entament alors une migration secondaire vers le haut en tant transports, essentiellement, sousleffet de la pression de leau travers une roche permable.

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6

Lors de leur remonte, les hydrocarbures sont arrts par une couche impermable, se concentrentdans les pores de la roche permable et forment une accumulation : la roche sappelle alors roche-rservoir.

Couverture

Indice de surface

Migration primaire

Migration secondaire

Couvertur

e

Roche rs

ervoir

Roche-m

re

D PP

C 12

76 A

11

2

2

2

1

Migration des hydrocarbures

b - Formation d'un pige

La migration des hydrocarbures se fait grce au dplacement de leau dans les formations rocheuses.En effet, les eaux souterraines se trouvent non seulement dans les couches superficielles maisgalement en grande profondeur o elles circulent trs lentement. Ce sont elles qui en migrantentranent les gouttelettes dhydrocarbures.

D PP

C 10

76 A

Cristaux de roche

Ptrole contenantdu gaz dissous

ROCHE DE COUVERTURE

EAU

EAU EAU

EAU ROCHE POREUSECONTENANT DU PETROLE

ROCHE POREUSECONTENANT DU PTROLE

ET DU GAZ DISSOUS

ROCHE POREUSECONTENANT DU GAZ

IMPERMABLE (ANTICLINAL)

POINT DE FUITE

Reprsentation microscopiquede roche-rservoir

Formation de gisement dans les roches-rservoirs

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7

Le schma ci-dessus dcrit une situation commune et recherche o le pige constitu par la roche-rservoir est situ au sommet de plis anticlinaux o alternent roches permables (roches-rservoirs) etroches impermables (roches de couverture).

On trouve galement dautres situations propices la formation de piges :

couche permable coince sous des couches impermables dans un biseau form par ledplacement de couches la faveur dune faille

Roche impermablede couverture

Eau

Pige associ une faille

Roche rservoir de gazRoche rservoir d'huile

D PP

C 12

77 A

lentilles sableuses contenues dans des couches impermables

piges associs des dmes de sel impermables

Eau

Pige associ un dme de sel

Roche impermablede couverture

Dme de selimpermable

Roche rservoir de gazRoche rservoir d'huile

D PP

C 12

77 B

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8

c - Autres situations

Une roche-rservoir tanche et ancienne peut tre prise dans le mouvement des plaquesterrestres et donc subir un enfouissement. De ce fait, le ptrole contenu dans la roche-rservoir est soumis une nouvelle pyrolyse par effet de la temprature augmentant avec laprofondeur. Dans ce cas, leffet de pyrolyse va produire du gaz et un rsidu lourd sousforme de bitumes.

Lenfouissement dune roche-rservoir de ptrole peut donc conduire la formation dungisement essentiellement gazier en gnral situ plus en profondeur quun gisementptrolier.

Si aucune couche impermable narrte la migration des hydrocarbures, ceux-ciparviennent au niveau du sol. Sous leffet des bactries, les hydrocarbures sont dgrads,perdant leurs fractions volatiles et aboutissent la formation de bitumes.

Ces gisements de surface sont connus depuis lAntiquit et ont en particulier servi pourassurer ltanchit des navires en bois ainsi que des btiments.

Actuellement, la plus grande accumulation connue au monde est constitue par les sablesbitumineux de lAthabasca au Canada.

On trouve galement des schistes dits bitumineux qui sont en fait constitus de rocheset de krogne nayant pas subi de pyrolyse.

Il sagit donc plus de combustibles fossiles assimilables des charbons.

2 - CARACTRISTIQUES DUN GISEMENT

Une roche-rservoir est caractrise par trois paramtres principaux qui vont dterminer sa potentialit produire des hydrocarbures :

la porosit est le rapport entre le volume des pores et le volume total de la roche.

On sintresse particulirement la porosit utile, cest--dire lensemble des porescommuniquant entre eux et avec lextrieur.

Les roches-rservoirs ont des porosits trs variables en gnral comprises entre 5 % et25 %.

la permabilit qui caractrise laptitude de la roche laisser scouler les hydrocarbures travers ses pores. Plus la permabilit est faible, plus lcoulement sera difficile.

Il est noter quune faible permabilit est moins gnante dans un gisement gazier quedans un gisement dhuile du fait de la plus faible viscosit du gaz

la saturation qui mesure la nature des fluides occupant les pores de la roche-rservoir.

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Saturation Valeurs types

Se = saturation en eau 10 % < Se < 100 %

Sh = saturation en huile 0 % < Sh < 85 %

Sg = saturation en gaz 0 % < Sg < 90 %

avec Se + Sh + Sg = 100 %

Valeurs types des caractristiques dun gisement

3 - CONNAISSANCE DUN GISEMENT

Afin de dterminer les sites possibles la formation de gisements, on fait appel la gologie et lagophysique (gravimtrie, magntomtrie, sismique) de faon rechercher :

les zones o ont t rassembles les conditions favorables la formation dhydrocarbures(roches-mres)

les zones de migration et de pigeage des hydrocarbures ainsi forms.

Si la gologie et la gophysique permettent de dterminer les sites favorables, les techniques actuellesne permettent pas de connatre la nature du fluide pig dans la roche-rservoir (qui est souvent deleau).

Il est donc ncessaire de procder des forages dexploration afin de mieux connatre legisement au moyen de :

diagraphies (mesures continues des caractristiques : densit, rsistivit, nature desdbris, etc., des couches traverses lors du forage)

carottage qui permet de remonter en surface un chantillon de la roche tudier

diagraphies aprs forage laide dappareils de mesure descendus dans le puits lextrmit dun cble (proprits lectriques, radioactives, acoustiques, etc.)

essais de puits afin de dterminer la pression en fond de puits ainsi que la permabilit dela roche-rservoir aux abords du puits. Cet essai permet galement par chantillonnage dedterminer la viscosit du fluide et sa composition.

Ces analyses permettent alors de dterminer la structure du gisement ainsi que les quantitsdhydrocarbures rcuprables et donc de prendre une dcision conomique quant lexploitation dugisement.

Il faut en moyenne 5 6 forages dexploration pour un puits productif.

Les tailles et rserves rcuprables des gisements varient considrablement dun site lautre. Il y aactuellement dans le monde quelques 30 000 gisements commerciaux dont 400 sont considrscomme gants et contiennent 60 % des rserves.

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4 - MCANISMES DE DRAINAGE DUN GISEMENT

Le drainage est lensemble des mcanismes qui provoquent le dplacement des fluides lintrieur dela roche-rservoir vers le puits de forage.

On distingue :

le drainage naturel dun puits le drainage assist

a - Mcanisme de drainage naturel (drainage primaire)

De faon gnrale, le taux de rcupration pour le gaz est bien suprieur celui de lhuile du fait de lacompressibilit du gaz et de sa facilit dcoulement.

En moyenne on obtient les taux de rcupration suivants :

75 % pour le gaz 30 % maximum pour lhuile

La rcupration naturelle des hydrocarbures partir de la roche-rservoir met en uvre plusieursmcanismes, principalement :

expansion monophasique du gaz et de lhuile : ce mcanisme est efficace pour le gazpar suite de sa compressibilit. Par contre, il lest peu pour lhuile (quelques pour cent)

expansion du gaz dissous dans lhuile : quand la pression du gisement baisse, il y adsorption et expansion du gaz

_ expansion du gaz situ au-dessus du gisement dhuile, le volume dhuile pomp tantcompens par lexpansion du gaz accumul en partie suprieure du gisement (gas-cap)

Drainage naturel rsultant de la pressiondu gaz et de l'eau du gisement

Expansion du gaz

Huile + gazvers sparateur

D ME

Q 16

40 B

Expansion de la nappe aquifre

migration de la nappe aquifre : l'eau de la nappe prend la place de lhuile dans les poresde la roche-rservoir. Ce mcanisme et assez efficace car la faible viscosit de leau facilitesa pntration dans les pores de la roche.

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11

b - Drainage assist (secondaire et tertiaire)

Afin damliorer le taux de rcupration de lhuile contenue dans un gisement au-del de ce qui estimpos par drainage naturel, on met en uvre des mcanismes de drainage assist.

Le drainage assist se fait par injection dnergie au moyen de puits annexes situs proximit despuits producteurs. Il permet daugmenter le taux de rcupration de lhuile denviron 10 %.

Pour les rservoirs de faible volume et de structure adapte, on utilise les mcanismes suivantspour amliorer le drainage de la roche-rservoir :

drainage secondaire : injection deau ralise dans la nappe aquifre situe sous legisement dhuile ou injection de gaz au-dessus du gisement : on provoque un drainagevertical du rservoir

drainage tertiaire : injection de vapeur d'eau ralise dans la roche-rservoir enparticulier pour les rservoirs dhuile lourde. Injection de produits chimiques (mulsionseau/huile/tensioactifs, solutions de polymres dans leau)

D ME

Q 16

41 A

Drainage secondaire : augmentation de la pressionde leau au sein du gisement par injection deau

Drainage tertiaire : rendement dexploitation amliorpar injection de vapeur ou dadditifs chimiques

Eau Eau

Huile + gaz vers sparateur Huile + gaz vers sparateurVapeur Vapeur

Drainage assist du rservoir

Pour les rservoirs de grand tendue, on injecte de leau et/ou du gaz par des puits injecteurssitus au centre de carrs constitus par les puits producteurs : on provoque ainsi un drainageradial du rservoir

: Puits producteur : Puits injecteur

D PP

C 12

78 A

Vue de dessus dun drainage radial de rservoir

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12

III - FORAGE PTROLIER

Le forage constitue ltape essentielle pour linstallation de puits permettant la rcupration deshydrocarbures contenus dans la roche-rservoir.

La profondeur des forages varie considrablement selon les sites de quelques centaines de mtres plusieurs milliers de mtres.

Les premiers forages raliss ont t effectus partir de la terre ferme sous forme de puits verticaux.

Depuis lors, les techniques ont considrablement volu :

forages marins plus ou moins grande profondeur (offshore)

forages dirigs permettant datteindre des rservoirs situs sous des zones peuaccessibles

forages complexes permettant damliorer le taux de rcupration des hydrocarbures

1 - ARCHITECTURE DUN FORAGE

Dans la plupart des cas, un forage est compos de trois parties :

une colonne de surface de quelques centaines de mtres destine retenir les terrains desurface et protger la nappe phratique

la colonne intermdiaire qui peut atteindre plusieurs milliers de mtres

finalement la colonne de production situe dans la partie ptrolifre et lintrieur delaquelle sera install le tube de collecte des hydrocarbures.

Diamtre duforage 24 " Forage en

17" 1/2

Tubeguide

Forage en12" 1/4

Tubage13" 3/8

Tubage9" 5/8

Ciment

Forage en8" 1/2

Colonne desurface

(-1000 m)

Colonne deintermdiaire

(-3500 m) Colonne deproduction(-5000 m)

Forage en6 "

D ME

Q 17

29 A

Exemple d'architecture dun forage

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13

Les premiers forages ont t effectus selon la technique du battage au moyen dun lourd trpansuspendu un cble. Cette technique adapte aux forages de faible profondeur dans des terrains bienconsolids est dsormais remplace, sauf exception, par la technique du forage rotatif (rotary drilling).

La technique du forage rotatif consiste utiliser un trpan dispos lextrmit des tiges de forage etque lon fait tourner. Le forage se ralise sous laction combine du poids sur le trpan (plusieursdizaines de tonnes) et de sa rotation (200 tr/min).

2 - TRPANS

Les trpans molettes (ou tricnes) sont constitus de trois molettes dentes en acier trs dur.

Un filetage permet de visser le trpan sur la tige de forage.

Les orifices dinjection du fluide de forage sont situs dans laxe du trpan ou sur les cts de loutilsous forme de jets.

Pour les terrains trs durs, on utilise des trpans tte diamante dun prix de revient trs lev (5 foisle prix d'un trpan classique).

La dure de vie des trpans est fonction des terrains traverss mais est en gnral dune centainedheures. Le changement dun trpan ncessite la remonte de lensemble des tiges de forage.

La vitesse de progression dun forage est galement fonction des terrains traverss et est de lordre dequelques mtres par heure.

D ME

Q 16

33 A

Exemple de trpans

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3 - FLUIDE DE FORAGE

Afin dvacuer tous les dbris de roches arrachs par le trpan, on emploie la technique du fluide deforage (ou de curage) qui consiste injecter un fluide lintrieur des tiges de forage qui remonteensuite dans lespace annulaire entre le trou lui-mme et les tiges de forage.

Retour fluide deforage + dbris

Tige de forage

Injection fluide deforage

Puits

Trpan D M

EQ 17

29 B

vacuation des dbris par le fluide de forage

Le fluide ou boue de forage et constitu d'un mlange d'eau et d'argile (bentonite) 5/10 %.

Le fluide de forage a des rles multiples :

il sert remonter vers la surface les dbris de roche crs par le forage

il permet un refroidissement du trpan et le nettoyage continu du front de taille

il empche les boulements grce la pression du fluide sur les parois du puits

il retient galement les fluides sous pression contenus dans les roches en vitant ainsi leurintrusion dans le puits

Le dbit du fluide de forage est assur depuis la surface au moyen de pompes boue d'un dbit de 50 150 m3/h, ncessaire pour avoir une vitesse suffisante de remonte des boues dans l'espaceannulaire.

La qualit du fluide de forage fait galement l'objet d'un contrle constant de densit et de viscosit.

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4 - TUBAGE ET CIMENTATION

Afin de maintenir le puits en tat lors de la production des hydrocarbures, il convient d'effectuer untubage ralis rgulirement au fur et mesure de l'avancement du forage.

Les tubes sont visss les uns aux autres et sont descendus dans le puits, celui-ci tant plein de bouede forage.

Un mlange eau + ciment est ensuite envoy l'intrieur des tubes et refoul dans l'espace annulaireentre la paroi du puits et le tubage.

Aprs durcissement du ciment (12 24 h), on peut continuer la suite du forage.

Cette opration de cimentation a principalement pour rle :

de fixer le tubage aux roches environnantes

de stabiliser le puits avant poursuite du forage

d'viter la corrosion du tubage

de supporter le tubage qui reprsente un poids important

de maintenir les fluides forte pression contenus dans les roches environnantes

5 - OBTURATEURS DE SCURIT

Si la pression hydrostatique exerce par le fluide de forage est insuffisante pour maintenir en place lesfluides sous pression contenus dans les roches, il y a un risque de voir apparatre une ruption libred'hydrocarbures avec ventuellement inflammation au niveau de la tte de puits.

Pour viter cet incident on place en tte de puits un ensemble de vannes particulires appelesobturateurs de scurit (Blow Out Preventer : BOP) ou blocs d'obturation du puits.

On met en place un jeu de deux ou trois obturateurs dont la fermeture est commande hydrauliquementet pouvant supporter des pressions de 200 700 bar.

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6 - PLATE-FORME DE FORAGE (RIG)

La plate-forme de forage runit l'ensemble du matriel permettant le forage d'un puits.

Aire de travail

Table de rotation

Systmedentranement de

table de rotation

Tige dentranementTte dinjectionPalan

Bac boues

Tiges de forage

Tiges de forage

Pompe dinjectiondu liquide de curage

Moteurs diesel

Blocs dobturationdu puits

Blocs dobturationdu puits

D ME

Q 16

32 A

Plate-forme de forage rotatif

On distingue principalement :

un derrick permettant le levage et la manuvre des tiges de forage qui se prsentent partronons d'une dizaine de mtres

un treuil permettant le levage des tiges de forage. Le treuil entrane un cble passant parune poulie fixe situe au sommet du derrick puis par un palan mobile sur lequel est fix lecrochet de levage.

La mesure de la tension du cble permet de connatre tout moment le poids des tiges deforage suspendues au crochet. Par exemple, pour 1000 m de forage le poids est d'environ30 tonnes

une table de rotation (Rotary table) entrane par moteur permet de faire tournerl'ensemble tiges et trpan.

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La premire tige est toujours une tige de section carre (Kelly) qui vient s'engager dans unlogement de mme section de la table de rotation et provoque ainsi le mouvement del'ensemble

des bassins boues (trois ou quatre) de capacit unitaire de quelques dizaines de m3

des pompes boues, pompes volumtriques pouvant refouler des pressions de 200 350 bar et permettant l'injection du fluide de forage l'intrieur des tiges de forage

les obturateurs de scurit (BOP) situs en tte de puits.

7 - CAS PARTICULIER DES FORAGES MARINS (OFFSHORE)

Les forages marins utilisent les mmes principes que les forages terrestres avec toutefois destechnologies beaucoup plus complexes.

Jusqu 500 m

Plate-forme flottante semi-submersiblePlate-forme fixe Navire de forage

Plus de 1000 m

Jusqu300 m

D ME

Q 16

34 A

Installations de forages marins

Selon la profondeur d'eau, les installations de forage sont disposes :

sur une plate-forme autolvatrice pour une profondeur jusqu' 100 mtres environ.

Cette plate-forme repose sur le fond marin au moyen de jambes dont la longueur estrglable. La plate-forme est situe une vingtaine de mtres au-dessus du niveau de l'eau.

L'avantage de cette plate-forme est qu'elle peut tre dplace

sur une plate-forme fixe pour une profondeur jusqu' 300 mtres environ.

Dans ce cas, la plate-forme est fixe au fond marin au moyen de piles en acier. Ce type deplate-forme est fixe

sur une plate-forme semi-submersible comportant des flotteurs immergs maintenus aumoyen de lignes d'ancre. Ce type de plate-forme, peu sensible au mouvement de la houle,peut tre install jusqu' une profondeur de 500 mtres environ

pour des profondeurs plus importantes, on utilise des navires de forage maintenus enplace soit par des ancres, soit par des hlices auxiliaires.

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8 - FORAGES COMPLEXES

Ces forages dmarrent toujours par un puits vertical qui est ensuite dvi afin d'atteindre les roches-rservoirs (la dviation peut aller jusqu' l'horizontale).

On fore galement des puits multidrains, ou multibranches, permettant d'atteindre plusieurs rservoirs partir du mme forage.

Puits horizontaux

Puits multidrainsPuits multibranches 3 D

Puits trajectoires complexes 3 D

D PP

C 12

79 A

Forages complexes

IV - QUIPEMENT D'UN PUITS

Les puits productifs sont classifis en fonction du mcanisme utilis pour extraire les hydrocarburesdepuis le rservoir jusqu' la surface : extraction ruptive naturelle ou extraction active.

Les puits des rservoirs gaziers produisent naturellement.

Les puits de ptrole liquide peuvent produire naturellement mais peuvent galement ncessiter uneextraction active afin de maintenir un dbit d'huile suffisant.

1 - PRODUCTION NATURELLE

La production naturelle d'un puits ne peut se faire que si la pression dans la roche-rservoir estsuprieure la pression rsultant de la hauteur hydrostatique du puits.

Par exemple pour un brut "moyen" de densit d = 0,860 et une profondeur de puits de 2000 m, lapression dans la roche-rservoir devra tre suprieure environ 200 bar afin d'assurer une productionnaturelle.

De plus, au fur et mesure que la pression baisse, du gaz dissout dans l'huile se vaporise et forme desbulles au sein du liquide, ce qui facilite la production naturelle.

Ce phnomne a toutefois ses limites car si la quantit de gaz dsorb devient trop importante, seule lapartie gaz arrive la surface, la partie huile restant au fond : dans ce cas, il faut avoir recours laproduction active.

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Tubage du puits

Dispositif d'tanchit (Packer)Pression hydrostatique (hauteur du puits)

Roche-rservoir

GAZ

HUILE

Sparateur

Rseau de collecte

Pressiontte de puits

Dbit huile + gaz

D ME

Q 17

30 A

Principe de la production naturelle d'un puits

2 - PRODUCTION ACTIVE

Il existe plusieurs mthodes de production active. Seules les plus frquentes sont dcrites ci-aprs.

a - Extraction par pousse de gaz (gas lift)

Cette mthode consiste recrer le principe de la production naturelle en diminuant la pressionhydrostatique au fond du puits.

Pour cela, on injecte du gaz dans l'espace annulaire entre le tubage du puits et la colonne deproduction. La colonne de production est munie d'orifices permettant au gaz de passer l'intrieur de lacolonne de production et ainsi d'allger la colonne de liquide vers la surface (vannes de gas lift).

la sortie du puits, le gaz est spar de l'huile, recomprim et rinject dans le puits. Ce procdpermet d'extraire plusieurs milliers de m3 par jour.

Tubage du puits

Dispositif d'tanchit (Packer)Vanne de gas-lift

Rglage dudbit de gaz

Roche-rservoir

GAZ

HUILE

Sparateur

Rseau de collecte

Pressiontte de puits

Dbit huile + gaz

GAZ

D ME

Q 17

30 B

Principe de l'extraction par pousse de gaz (gas-lift)

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b - Extraction par tige de pompage (Sucker rod pumping)

C'est la mthode la plus utilise.

Une pompe balancier imprime un mouvement alternatif une tige l'extrmit de laquelle est fix untube plongeur. Ce tube plongeur se dplace dans un corps cylindrique install au fond du puits.

Tube plongeur et corps cylindrique sont munis de clapets bille. chaque mouvement alternatif, letube plongeur se remplit d'huile qui est ensuite vacue dans la colonne de production vers la surface.

Ce procd, quoique trs utilis, limite toutefois la production d'un puits de 200 300 m3 par jour. Deplus le dbit possible diminue fortement avec la profondeur requise. De 250 m3/j 750 m on chute 25 m3/j 3000 m.

D ME

Q 16

40 D

Exploitation avec pompe piston plongeur

Huile + gazvers sparateur

Principe de l'extraction par tige de pompage (Sucker rod pumping)

Corpscylindrique

Colonnede

production

Tubeplongeur

ClapetmobileClapet

fixe

Ferm

Ouvert Ferm

Ouvert

Positionbase

Positionhaute

D ME

Q 17

31 A

Principe de fonctionnement du tube plongeur

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c - Pompage par pompe centrifuge immerge

Une pompe centrifuge multitage est immerge au fond du puits.

Le moteur lectrique est aliment depuis la surface par un cble lectrique.

Ce procd permet un dbit de plusieurs centaines de m3 par jour.

3 - TTE DE PUITS

La tte de puits est l'lment essentiel assurant la scurit du puits. Elle doit pouvoir supporter lapression maximale des hydrocarbures dbit nul.

FMC

FMC

Chapeau de tte "tree cap"Vanne de curage

Vanne latrale de production

Vannematressesuprieure

Vanne matresseinfrieure

Croix de circulation

Porteduse

Olive de suspension du tubing

Vanne latrale d'accsd'espace annulairetubing-casing D M

EQ 17

32 A

Rseau de collecte

Assemblage de la tte de puits

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22

La tte de puits assure plusieurs rles :

elle supporte le poids de la colonne de production

elle doit assurer l'tanchit entre le tubage du puits et la colonne de production et l'accs l'espace annulaire entre tubage et colonne

elle doit permettre l'accs la colonne de production pour raliser des travaux souspression (oprations d'entretien)

elle permet le rglage du dbit d'hydrocarbures

La tte de puits se prsente comme un assemblage assez complexe d'lments permettant d'assurerles fonctionnalits dcrites ci-dessus.

De par sa forme, la tte de puits est souvent appele "Arbre de Nol" (Christmas Tree).

V - INSTALLATIONS DE SURFACE

Les hydrocarbures issus des puits de production ne peuvent pas tre vendus tels quels aux diffrentsutilisateurs. Ils doivent subir un certain nombre de traitements sur le champ de production afin de rpondreaux spcifications de qualit souhaites par les clients.

1 - TRAITEMENT DU PTROLE BRUT

Un gisement de ptrole brut produit un mlange d'hydrocarbures lourds et lgers sous forme liquide etgazeuse auquel peuvent s'ajouter des constituants gazeux non hydrocarburs (tels que de l'azote, dugaz carbonique, de l'hydrogne sulfur, ) de l'eau plus ou moins sale, ventuellement des solides.

Les traitements consistent :

stabiliser le brut en le sparant de la phase gaz

liminer l'eau, le sel et les sdiments au moyen d'une installation de dessalage

Gaz Gaz

Stabilisation

ComptagePTROLE BRUT

DU PUITS

Eau dedessalage

Eau, selsdiments

Brut stabilis+ eau

Dessalage Sparation BRUT VERSSTOCKAGE

TRAITEMENTDU GAZ

lectrodes

D ME

Q 17

33 A

Traitement du ptrole brut sur champ de production

BB 11 -- 00


02082_A_F

23

Les traitements effectus peuvent tre rsums de la faon suivante :

le brut est envoy dans des sparateurs successifs ou dans une colonne de faon provoquer le dgazage des hydrocarbures lgers ainsi que la dcantation de l'eau. Lebrut ainsi obtenu est dit stabilis

l'effluent gazeux est trait pour une utilisation sur le champ producteur (puits injecteur) oupour expdition

le brut stabilis est ensuite mlang de l'eau douce et trait dans un dessaleur.

Dans le dessaleur, l'eau dissout le sel et entrane les sdiments par gravit.

La sparation gravitaire est en gnral facilite en provoquant dans le dessaleur un champlectrique lev au moyen d'lectrodes

le brut dessal subit ensuite un dgazage final avant expdition vers le stockage. Il estensuite export par navire ou pipe-line

Lors de l'expdition du ptrole brut et de sa rception dans une raffinerie, certaines analyses de qualitsont particulirement vrifies :

la teneur en eau et sdiments (ou BSW : Basic Sediment and Water)(valeurs habituelles BSW < 0,1 % 1 %)

la salinit (Salt content)(valeurs habituelles Salinit < 40 80 mg/l chlorure de sodium)

la densit

D'autres paramtres comme la tension de vapeur, la viscosit, le point d'coulement sontgalement importants pour dterminer le mode de stockage et la facilit de pompage.

La teneur en H2S est aussi importante pour des raisons de scurit.

2 - TRAITEMENT DU GAZ

Comme pour le ptrole brut, le gaz, la sortie du puits, peut tre accompagn :

de vapeur d'eau ou mme d'eau liquide

des constituants non hydrocarburs : azote, gaz carbonique, hydrogne sulfur

des particules solides

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