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WO 2009/130559
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PROCEDE D' ECHANTILLONNAGE DE SULFURE D' HYDROGENE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé d'échantillonnage
de sulfure d'hydrogène (H2S), ainsi qu'un dispositif adapté à
la mise en uvre de ce procédé.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Dans le contexte de l'exploitation gazière et pétrolière,
la gestion du sulfure d'hydrogène (H2S) représente un enjeu
majeur. En effet, le sulfure d'hydrogène, qui peut être
présent en une concentration molaire extrêmement variable
selon les gisements (de quelques ppm à plusieurs dizaines de
%), est un gaz non seulement extrêmement toxique (mortel à
faible concentration) mais également corrosif en présence
d'eau. Il importe donc de le traiter, ainsi que d'adopter des
installations adaptées à sa présence.
Or le sulfure d'hydrogène peut voir sa concentration
augmenter dramatiquement, voire même apparaître, en cours de
production, ce qui impose des adaptations complexes et
coûteuses des procédés d'exploitation. Une telle augmentation
ou apparition peut avoir plusieurs sources, certaines
naturelles et d'autres artificielles.
Ainsi, des exemples de sources possibles de sulfure
d'hydrogène sont:
- la réduction thermique des sulfates par les
hydrocarbures à haute température;
- la réduction bactérienne des sulfates;
- en cas d'injection d'acide chlorhydrique dans la roche
au cours de l'exploitation, la réaction de celui-ci
avec de la pyrite;
- la contamination du réservoir d'hydrocarbures
considéré par un second réservoir d'hydrocarbures
présentant une teneur plus élevée en H2S.
Il est important d'identifier les sources du sulfure
d'hydrogène pour chaque gisement, afin:
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- de réduire lorsque c'est possible la teneur en sulfure
d'hydrogène (par exemple au moyen d'un traitement
bactéricide ou en interrompant l'injection d'acide
chlorhydrique selon les cas); ou
=
- de prédire l'évolution dans le temps de la teneur en
H2S, afin de dimensionner les installations en
conséquence, de préférence au dixième de pourcent de
sulfure d'hydrogène près.
Cette identification des sources de sulfure d'hydrogène est
délicate; elle repose en premier lieu sur la mesure de
l'isotopie du soufre présent dans le sulfure d'hydrogène. En
effet, selon les processus chimiques ou biochimiques à
l'origine de la formation du sulfure d'hydrogène, le
fractionnement isotopique (c'est-à-dire la proportion
d'isotope lourd 34S impliquée dans les divers processus de
transformation) varie. Une mesure du rapport de concentration
molaire de l'isotope lourd 34S par rapport à l'isotope
majoritaire 32S (rapport isotopique) renseigne donc directement
sur l'origine du sulfure d'hydrogène, ce qui constitue une
information précieuse pour les stratégies d'exploitation.
Afin d'effectuer la mesure du rapport isotopique du soufre,
il est conventionnel d'oxyder au préalable le sulfure
d'hydrogène. La réaction d'oxydoréduction est provoquée en
faisant buller le gaz contenant le sulfure d'hydrogène dans
une solution contenant de l'acétate de cadmium. L'acétate de
cadmium réagit avec le sulfure d'hydrogène pour former du
sulfure de cadmium. La mesure du rapport isotopique proprement
dite est effectuée sur le soufre présent dans le sulfure de
cadmium ainsi obtenu.
La mesure du rapport isotopique du soufre se fait par
spectrométrie de masse. Cette mesure nécessite donc un
équipement de laboratoire lourd; elle ne peut pas être
réalisée directement sur le site.
Deux méthodes de prélèvement avant analyse sont
actuellement utilisées. Elles consistent en:
- prélever un échantillon de gaz contenant du sulfure
d'hydrogène sur place dans une bouteille sous
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pression, et envoyer la bouteille sous pression dans
le laboratoire où aura lieu l'analyse isotopique (la
réaction intermédiaire avec la solution d'acétate de
cadmium a donc lieu dans le laboratoire); ou
- prélever un échantillon de gaz contenant du sulfure
d'hydrogène, effectuer sur place la réaction du
sulfure d'hydrogène avec la solution aqueuse d'acétate
de cadmium, et acheminer la solution obtenue dans le
laboratoire où aura lieu l'analyse isotopique.
Cependant, ces deux méthodes posent des problèmes
considérables.
Avec la première méthode, le remplissage d'une bouteille
sous pression est une opération coûteuse, longue et peu pratique
à mettre en uvre en conditions de chantier. De plus, L'H2S est
un gaz toxique pour l'homme, et l'acheminement, en général par
transport aérien, d'échantillons de gaz sous pression contenant
du H2S peut s'effectuer selon des délais prohibitifs.
Enfin, la quantité de H,S présent dans la bouteille sous
pression peut ne pas être suffisante pour réaliser la mesure
isotopique.
Avec la seconde méthode, il s'agit de réaliser directement
sur le site la réaction d'oxydoréduction entre le sulfure
d'hydrogène et l'acétate de cadmium, et d'envoyer au laboratoire
d'analyse une solution aqueuse contenant un précipité de sulfure
de cadmium. Si cette solution est satisfaisante pour
l'acheminement, elle est difficile à mettre en uvre. En effet,
réaliser sur le site des réactions d'oxydoréduction nécessite du
matériel de laboratoire fragile, peu compatible avec le
chantier, et du personnel qualifié pour l'utiliser. Obtenir des
résultats d'analyses fiables et reproductibles nécessite de
respecter strictement le mode opératoire, ce qui n'est pas
toujours possible en conditions de chantier.
De plus, pour des raisons de sécurité sur le site, il est
préférable de limiter au maximum les manipulations en
condition de chantier.
Par ailleurs, la demande GB 2344365 décrit un dispositif
adapté au prélèvement d'une quantité déterminée de fluide
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d'hydrocarbures in situ dans un réservoir. Un élément du dispositif comprend
un
matériau susceptible de réagir avec le sulfure d'hydrogène. Le matériau peut
être
par exemple un métal, un oxyde métallique, ou un composé organique. Toutefois,
le
système décrit est principalement destiné à mesurer la concentration de
sulfure
d'hydrogène directement dans le fluide du gisement. Il est en outre
extrêmement
lourd, complexe et coûteux à mettre en oeuvre en raison de la difficulté à
effectuer
un prélèvement in situ.
Ainsi, il existe un réel besoin de mettre au point un système permettant la
mesure de l'isotopie du sulfure d'hydrogène qui soit robuste, simple à
utiliser dans
des conditions de chantier d'exploitation, sûr et peu coûteux.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne en premier lieu un procédé de prélèvement d'un produit
solide soufré comprenant:
- la fourniture d'un flux gazeux comprenant du sulfure d'hydrogène;
- la mise en contact du flux gazeux avec un réactif solide et la réaction
du
réactif solide avec le sulfure d'hydrogène contenu dans le flux gazeux
dans une chambre de contact, ladite réaction fixant le soufre du sulfure
d'hydrogène en formant un produit solide soufré de couleur différente du
réactif solide;
- la récupération du produit solide soufré de la chambre de contact;
- le transport du produit solide soufré jusqu'à une installation de mesure
d'isotopie du soufre; et
- la mesure de l'isotopie du soufre du produit solide soufré au sein de
l'installation de mesure d'isotopie du soufre.
De préférence, selon un mode de réalisation, le réactif solide est constitué
de
cristaux d'acétate de cadmium.
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De préférence, selon un mode de réalisation, le flux gazeux est issu d'un
gisement d'hydrocarbures.
De préférence, selon un mode de réalisation, l'étape de mise en contact est
effectuée en continu et le flux gazeux est évacué après avoir été mis en
contact
avec le réactif solide.
De préférence, selon un mode de réalisation, la pression dans la chambre de
contact lors de l'étape de mise en contact est comprise entre 0 et 10 bar
effectif, de
préférence entre 0 et 5 bar effectif.
De préférence, selon un mode de réalisation, ledit procédé comprend en
outre les étapes suivantes:
- transport du produit solide soufré jusqu'à une installation de mesure
d'isotopie du soufre;
- mesure de l'isotopie du soufre du produit solide soufré au sein de
l'installation de mesure d'isotopie du soufre.
L'invention a également pour objet un dispositif de prélèvement d'un produit
solide soufré comprenant:
- une chambre de contact, comprenant un réactif solide, ledit réactif
solide
étant susceptible de réagir avec le sulfure d'hydrogène et la réaction du
réactif
solide avec le sulfure d'hydrogène produisant un changement de coloration et
fixant
le soufre du sulfure d'hydrogène en formant un produit solide soufré;
- des moyens d'amenée de flux gazeux, alimentant en entrée la chambre de
contact;
- des moyens d'évacuation de flux gazeux, branchés en sortie de la
chambre de contact; et
- des moyens de visualisation du changement de coloration du réactif solide
dans la chambre de contact amovible.
De préférence, selon un mode de réalisation, la chambre de contact est
amovible.
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De préférence, selon un mode de réalisation, les moyens de visualisation du
changement de coloration du réactif solide consistent en ce que la chambre de
contact présente une paroi translucide ou transparente, de préférence en
matière
plastique.
De préférence, selon un mode de réalisation, la chambre de contact
comprend deux filtres, en amont et en aval du réactif solide.
De préférence, selon un mode de réalisation, le réactif solide est constitué
de
cristaux d'acétate de cadmium.
De préférence, selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend un ou
plusieurs des éléments suivants en amont de la chambre de contact:
- un manodétendeur;
- une vanne de régulation du débit;
- un système de purge;
et éventuellement un débitmètre en aval de la chambre de contact.
De préférence, selon un mode de réalisation, la chambre de contact est
pourvue de moyens de rupture d'une paroi de la chambre de contact.
De préférence, selon un mode de réalisation, le procédé selon l'invention est
mis en oeuvre au moyen du dispositif selon l'invention.
L'invention a également pour objet une chambre de contact comprenant un
réactif solide, ledit réactif solide étant susceptible de réagir avec le
sulfure
d'hydrogène et la réaction du réactif solide avec le sulfure d'hydrogène
produisant
un changement de coloration et fixant le soufre du sulfure d'hydrogène en
formant
un produit solide soufré, ladite chambre de contact présentant une paroi
translucide
ou transparente, de préférence en matière plastique.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la
technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé d'échantillonnage du
sulfure
d'hydrogène (et un dispositif associé) permettant la mesure de l'isotopie du
soufre à
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la fois robuste, facilement utilisable dans des conditions de chantier
d'exploitation,
sûr et peu coûteux.
De préférence, ceci est accompli grâce à l'utilisation d'un réactif solide
susceptible de réagir avec le sulfure d'hydrogène et de fixer le soufre
présent dans
celui-ci, en formant un produit solide soufré, la réaction étant accompagnée
d'un
changement de coloration.
L'invention présente plus particulièrement au moins l'une des caractéristiques
avantageuses énumérées ci-dessous, voire deux ou plus.
- L'utilisation d'un réactif solide permet d'éviter les problèmes de sécurité
de
transport et de manipulation qui sont rencontrés avec des produits liquides
ou avec du gaz sous pression. Notamment, le produit solide soufré est
avantageusement moins toxique et moins corrosif que le sulfure
d'hydrogène.
- La durée totale séparant le prélèvement d'un flux
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gazeux comprenant du sulfure d'hydrogène et la mesure
d'isotopie du soufre est réduite. La fréquence de
l'échantillonnage et de la mesure d'isotopie peut être
ainsi considérablement accrue.
- Le procédé selon l'invention (et le dispositif
associé) est facile à mettre en uvre sur un chantier
d'exploitation d'hydrocarbures, sans nécessiter la
présence d'un technicien spécialisé.
- De préférence, le dispositif est dépourvu d'éléments
de verrerie, si bien que des mesures de sécurité
normales sont suffisantes pour son utilisation.
- La mesure d'isotopie du soufre permise par l'invention
est au moins aussi fiable qu'une mesure d'isotopie
effectuée par les méthodes traditionnelles.
- Les échantillons de produit solide soufré peuvent être
conservés durablement.
- Le changement de coloration associé à la réaction
permet d'une part de vérifier la présence de sulfure
d'hydrogène, et d'autre part d'ajuster la durée de la
mise en contact du réactif solide avec le flux gazeux
pendant le temps strictement nécessaire à la fixation
d'une quantité maximale de soufre, sans avoir à
connaître au préalable l'ordre de grandeur de la
teneur en sulfure d'hydrogène du flux gazeux.
- L'invention peut être mise en uvre à faible coût,
notamment à un coût des centaines de fois inférieur à
celui de la méthode des bouteilles de gaz sous
pression.
- Le dispositif selon l'invention est miniaturisé par
rapport aux systèmes existants, il prend peu de place
et est aisément transportable à la main dans une
valise.
- La sensibilité des mesures est accrue par rapport à la
méthode des bouteilles de gaz sous pression. En effet,
il suffit de faire circuler autant de flux gazeux que
nécessaire dans la chambre de contact pour obtenir une
quantité de matériel soufré suffisante sur laquelle
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effectuer la mesure d'isotopie.
- La facilité de mise en uvre de la méthode permet de
réaliser de nombreuses analyses, ce qui permet
d'augmenter l'échantillonnage et in fine la fiabilité
des mesures.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente un schéma de principe d'un mode de
réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 2 représente un schéma de détail d'un mode de
réalisation de la chambre de contact utilisée dans le
dispositif selon l'invention.
La figure 3 est une photographie d'un exemple de dispositif
selon l'invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de
façon non limitative dans la description qui suit.
Dispositif d'échantillonnage de 1-1,S
En faisant référence à la figure 1 (et également en
relation avec la photographie de la figure 3), selon un mode de
réalisation, le dispositif d'échantillonnage selon l'invention
comprend une conduite d'amenée de flux gazeux 1. Il peut s'agir
par exemple d'un tube inox branché sur un serpentin. Cette
conduite d'amenée de flux gazeux 1 peut être par exemple reliée
à un séparateur ou à une installation de tête de puits, dans le
cadre d'une utilisation du dispositif sur un chantier
d'exploitation pétrolière ou gazière. Il est également possible
de relier la conduite d'amenée de flux gazeux 1 à une
alimentation de gaz inerte (par exemple bouteille d'azote sous
pression) ou d'air comprimé afin de ventiler le dispositif pour
le nettoyer, notamment entre deux prélèvements.
La conduite d'amenée de flux gazeux 1 alimente un
manodétendeur 2, destiné à réduire la pression du flux gazeux.
Le manodétendeur 2 est avantageusement pourvu d'une conduite
de purge 3.
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En sortie du manodétendeur 2 est branchée une première
conduite de transport de flux gazeux 4, qui alimente une vanne
de régulation de débit 5.
En sortie de la vanne de régulation de débit 5 est branchée
une deuxième conduite de transport de flux gazeux 6, qui
alimente une vanne deux voies 7. Cette vanne deux voies 7,
selon son actionnement, assure soit la purge du système via
une conduite de purge 8 (pour le nettoyage du système par
exemple au moyen d'un balayage par un gaz inerte), soit
l'alimentation d'une chambre de contact 10, via une troisième
conduite de transport de flux gazeux 9.
En sortie de la chambre de contact 10 est branchée une
quatrième conduite de transport de flux gazeux 11, qui
alimente un débitmètre 12, qui peut être en particulier un
débitmètre à bille, et qui permet de visualiser si le système
fonctionne normalement ou s'il est obturé. En sortie du
débitmètre 12 sont branchés des moyens d'évacuation de gaz 13.
Les moyens d'évacuation de gaz 13 peuvent notamment assurer
l'évacuation du flux gazeux directement dans l'atmosphère
ambiante, compte tenu du faible débit gazeux qui est en
principe utilisé dans le cadre de l'invention, et compte tenu
de la faible teneur en sulfure d'hydrogène du flux gazeux en
sortie, puisque la quasi-totalité du sulfure d'hydrogène
contenu dans le flux gazeux réagit au niveau de la chambre de
contact 10 lorsque le dispositif est en fonctionnement.
Avantageusement, l'ensemble du dispositif est susceptible
de résister à une température comprise entre -30 C et +50 C,
de préférence entre -40 C et +60 C, avantageusement entre -
50 C et +70 C. Ceci s'avère important compte tenu des
conditions extrêmes de température qui peuvent être
rencontrées dans les diverses régions du monde où se situent
les gisements d'hydrocarbures.
De préférence le dispositif est dépourvu d'éléments de
verrerie. De préférence, le dispositif est dépourvu de toute
batterie et de toute partie électrique, afin que le système ne
présente pas de risque de détonation.
De préférence, l'ensemble du dispositif est prévu dans une
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mallette, par exemple en inox, aisément transportable (voir à
ce sujet la figure 3). La dimension maximale de la mallette
(longueur) peut être inférieure à 1 m, de préférence
inférieure à 80 cm voire inférieure à 60 cm.
5 En faisant référence à la figure 2, la chambre de contact
10 peut être de forme cylindrique, de préférence de 5 à 15 mm
de diamètre externe et de 7 à 15 cm de long, par exemple
d'environ 10 mm de diamètre externe et 10 cm de long.
L'épaisseur de la paroi 16 de la chambre de contact 10 peut
10 être d'environ 2 à 5 mm, par exemple d'environ 3 mm. La
chambre de contact peut par exemple être réalisée en employant
un tube Nalgènee.
Au moins une partie de la paroi 16 doit être transparente
ou translucide, afin que l'on puisse observer l'intérieur de
la chambre de contact 10. Par exemple, il est possible de
prévoir une fenêtre sur la paroi 16. Alternativement et de
manière préférée, la totalité de la paroi 16 est transparente
ou translucide. Avantageusement, la paroi 16 de la chambre de
contact est en matière plastique, par exemple en polycarbonate
ou en polyfluorure de vinylidène (Kynare). De préférence la
matière plastique est incassable, c'est-à-dire résistante aux
chocs. La paroi 16 doit être inerte vis-à-vis du sulfure
d'hydrogène.
A l'intérieur de la chambre de contact 10 sont disposés
deux filtres 17a, 17b, qui font obstacle au passage de
particules de taille supérieure à 100 microns tout en
permettant le passage des gaz. Les filtres 17a, 17b peuvent
être par exemple en coton de verre ou en cellulose, avec
éventuellement un élément tubulaire en polypropylène pour les
maintenir en place.
Entre les filtres 17a, 17b est disposé le réactif solide 14.
Des connecteurs 15a et 15b aux deux extrémités de la
chambre de contact 10 assurent la connexion respectivement
avec la troisième conduite de transport de flux gazeux 9 et la
quatrième conduite de transport de flux gazeux 11.
Le réactif solide 14 est de préférence constitué de grains
de cristaux d'un matériau réactif. Alternativement, le réactif
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solide 14 peut être constitué d'un matériau de support (par
exemple des billes de silice ou d'un autre matériau...) revêtu
de matériau réactif.
Le matériau réactif est choisi de telle sorte qu'il soit
susceptible de réagir avec le sulfure d'hydrogène de manière à
fournir un produit solide tout en fixant le soufre du sulfure
d'hydrogène, et que la réaction avec le sulfure d'hydrogène
s'accompagne d'un changement de coloration (c'est-à-dire que
le produit solide présente une coloration différente de celle
du matériau réactif).
Par changement de coloration on entend un changement de la
teinte du matériau qui soit susceptible d'être nettement distingué
à l'oeil nu par un utilisateur. Par exemple, le changement de
coloration peut être du blanc vers le jaune ou l'orange.
De préférence, le matériau réactif n'est pas un matériau
dont la couleur initiale est sombre, car cela ne permet pas de
visualiser correctement la réaction d'oxydoréduction avec le
sulfure d'hydrogène. Les métaux et oxydes métalliques sont
généralement de tels matériaux de couleur sombre, dont
l'utilisation n'est pas préférée. Par exemple l'oxyde de fer
est un métal de couleur noire. En présence de sulfure
d'hydrogène, il se transforme rapidement en oxyde ferreux
verdâtre puis en oxyde ferrique de couleur rouille, ce qui
n'est pas considéré comme un changement de teinte nettement
distingué à l' il nu par un utilisateur.
Le matériau réactif est donc de préférence un matériau
solide de 'couleur claire (idéalement blanche), par exemple de
l'acétate de cadmium. L'acétate de cadmium, dont les cristaux
sont blancs, réagit avec le sulfure d'hydrogène pour former du
sulfure de cadmium (cristaux jaunes) et de l'acide acétique.
La quantité de réactif solide dans la chambre de contact est
de préférence comprise entre 1 mg et 10 g, plus particulièrement
entre 10 mg et 1 g, notamment entre 50 mg et 500 mg.
Dans le cas où le réactif solide est constitué de cristaux
d'acétate de cadmium, une quantité de cristaux d'environ 200
mg est appropriée.
Dans le dispositif selon l'invention, la chambre de contact
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est de préférence amovible, c'est-à-dire qu'elle peut être
ôtée du dispositif, de préférence à la main, sans l'aide
d'outils, et peut être remplacée.
Dans ce cas, la chambre de contact 10 peut donc être
5 considérée comme un consommable. Une fois retirée du
dispositif, la chambre de contact 10 peut être transportée,
ouverte facilement afin de libérer le produit solide de la
réaction et jetée.
Par conséquent, la chambre de contact 10 constitue
10 également en soi un objet de l'invention.
Alternativement, la chambre de contact 10 peut être
intégrée de façon permanente au dispositif. Dans ce cas, la
chambre de contact 10 est pourvue d'un système d'ouverture,
afin de pouvoir en extraire manuellement le produit solide de
la réaction.
Procédé d'échantillonnage du H2S
Le procédé selon l'invention peut être mis en uvre en
utilisant le dispositif décrit ci-dessus. Pour ce faire, on
alimente le dispositif par un flux gazeux contenant du sulfure
d'hydrogène, notamment un flux gazeux à base d'hydrocarbures,
par exemple issu d'un puits de production.
Le manodétendeur 2 permet de réduire la pression du flux
gazeux jusqu'à une valeur comprise entre 0 et 10 bar effectif,
de préférence entre 0 et 5 bar effectif, par exemple d'environ
2 bar effectif.
Il est utile de procéder à une purge du dispositif lors de
la mise en route, en réglant la vanne deux voies 7 en position
de purge et en ouvrant la vanne de régulation 5. Puis on ferme
la vanne de régulation 5, on met la vanne deux voies 7 en
position de prélèvement, et on ouvre la vanne de régulation 5
jusqu'à une position permettant d'atteindre un débit
approprié.
Le débit de flux gazeux peut être compris par exemple entre
10 et 100 mL/min. Un débit de 50 mL/min peut être
particulièrement adapté.
Le flux gazeux passe successivement, en écoulement continu,
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à travers la première conduite de transport de flux gazeux 4,
la vanne de régulation du débit 5, la deuxième conduite de
transport de flux gazeux 6, la vanne deux voies 7, la troisième
conduite de transport de flux gazeux 9, la chambre de contact
10, la quatrième conduite de transport de flux gazeux 11, le
débitmètre 12 et les moyens d'évacuation de gaz 13.
Il est prudent d'éloigner les moyens d'évacuation de gaz 13
(tout comme la conduite de purge 8) des opérateurs.
Lors du passage du flux gazeux à travers la chambre de
contact 10, le sulfure d'hydrogène réagit avec le réactif solide.
Ainsi, le réactif solide se transforme progressivement en produit
solide soufré, ce qui entraîne un changement de coloration.
Dans le cas où on utilise des cristaux d'acétate de
cadmium, les cristaux se colorent progressivement du blanc
vers le jaune. Le changement de coloration intervient d'abord
pour le réactif qui est situé du côté de la troisième conduite
de transport de flux gazeux 9 puis se propage vers le réactif
qui est situé du côté de la quatrième conduite de transport de
flux gazeux 11.
Selon une variante, une fois que la totalité du réactif
solide a changé de coloration, on coupe l'alimentation en flux
gazeux.
Selon une autre variante, on coupe l'alimentation en flux
gazeux lorsqu'une partie substantielle du réactif solide a
changé de coloration (par exemple au moins 50%, ou au moins
60%, ou au moins 70%, ou au moins 80%, ou au moins 90%) mais
avant que la totalité du réactif solide ait changé de
coloration (c'est-à-dire avant que le changement de coloration
n'atteigne l'extrémité distale du tube). Cette variante est
avantageuse car dans ce cas on est sûr que de ne
sortira
pas de la chambre de contact, car il est entièrement consommé
au fur et mesure, et n'est pas fourni en excès dans le système.
Si nécessaire, le procédé selon l'invention comprend une
étape d'estimation du changement de coloration. Par exemple,
cette estimation peut être effectuée en comparant la couleur
du matériau présent dans la chambre de contact (réactif solide
ou produit solide soufré ou mélange de ceux-ci) à une ou
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plusieurs couleurs étalon.
Ainsi, le changement de coloration permet à la fois de
repérer qualitativement la présence de H2S, mais aussi
d'ajuster le prélèvement de gaz à la juste durée nécessaire,
sans avoir à connaître précisément la teneur en H2S du gaz, le
débit dans le dispositif ou la masse de réactif solide dans la
chambre de contact 10.
En effet, la quantité exacte de soufre que l'on
échantillonne par le procédé selon l'invention n'est pas
critique dans la perspective d'une mesure d'isotopie du
soufre. Le procédé selon l'invention n'est pas destiné en
premier lieu à mesurer quantitativement la teneur en sulfure
d'hydrogène dans le gaz.
La durée de mise en contact du flux gazeux avec le réactif
solide peut varier typiquement d'une minute à plusieurs jours
ou semaines selon la teneur en H2S. Quelques minutes suffisent
dans le cas d'un flux d'hydrocarbures fortement concentré en
H2S, tandis qu'une durée typique de 15 jours est nécessaire
pour un gaz à faible teneur en H2S (par exemple environ 2 ppm).
Le changement de coloration permet donc de déterminer
concrètement la durée d'exposition nécessaire dans des cas
très variés. Il est à noter à ce sujet également que la
simplicité et la sécurité du système sont telles que la
présence d'un opérateur à côté du dispositif n'est pas
nécessaire pendant l'ensemble de la durée du prélèvement.
L'opérateur doit seulement vérifier à quel moment le
changement de coloration est achevé, et interrompre en
conséquence la circulation du flux gazeux par fermeture de la
vanne de régulation 5.
Une fois la circulation du flux gazeux interrompue,
l'opérateur retire la chambre de contact 10 du dispositif. La
chambre de contact est bouchée (par exemple au moyen de
bouchons en silicone) et transportée jusqu'à une installation
de mesure d'isotopie du soufre, qui sera en général un
laboratoire spécialisé doté d'un spectromètre de masse.
La chambre de contact est ouverte sur place de manière très
simple, par exemple au moyen d'un couteau ou scalpel dans le
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WO 2009/130559
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IS
cas où la paroi 16 de la chambre de contact 10 est en matière
plastique. Alternativement, on peut également prévoir des
moyens de rupture sur la chambre de contact elle-même; par
exemple la chambre de contact peut être pré-fendue de manière
à pouvoir être ouverte simplement par une pression des doigts.
Le produit solide soufré est récupéré, et une mesure
d'isotopie du soufre est alors effectuée. On mesure ainsi le
rapport isotopique du soufre dans l'échantillon, et la
déviation isotopique, c'est-à-dire la déviation de ce rapport
isotopique par rapport à un standard (en général le rapport
isotopique des sulfates contenus dans l'eau de mer), selon les
techniques bien connues de l'homme du métier. Cette mesure
renseigne sur l'origine du sulfure d'hydrogène contenu dans le
flux gazeux initial, compte tenu d'un ensemble d'autres
paramètres (température, âge du réservoir d'hydrocarbures,
type d'altération, compositionõ.), ainsi que l'appréciera
l'homme du métier.
Le procédé peut être ensuite à nouveau mis en uvre pour
une nouvelle mesure à l'aide du même dispositif, après avoir
nettoyé le système au moyen par exemple d'un balayage de gaz
inerte ou air comprimé (en faisant fonctionner les conduites
de purge 3, S), et après avoir replacé une nouvelle chambre de
contact dans l'emplacement prévu à cet effet.
Alternativement, si la chambre de contact n'est pas
amovible, le produit solide soufré est récupéré manuellement
après ouverture de la chambre de contact. Puis, afin de mettre
le procédé à nouveau en uvre, du réactif solide est insére à
nouveau manuellement dans la chambre de contact, qui est
ensuite refermée.
EXEMPLE
L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter.
On compare dans cet exemple la mesure de déviation
isotopique du soufre 34 (534S) au moyen du procédé classique de
bullage dans une solution d'acétate de cadmium et au moyen du
procédé décrit ci-dessus (réactif solide: cristaux d'acétate
de cadmium; masse de réactif: environ 100 mg), Les mesures
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d'isotopie proprement dites sont effectuées au moyen d'un
spectromètre de masse.
Les résultats sont reportés dans le tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1 - comparaison de la mesure de déviation isotopique
du soufre par échantillonnage traditionnel ou selon
l'invention
Origine du Teneur en Mesure de 4534S Mesure de OS
prélèvement H2S du gaz par bullage selon l'invention
Gaz étalon (teneur
1% +5,4 +5,3 to
en H2S connue)
Gaz issu d'un site +17,8 (mesure
1
16% de 1995) +19,4 h
n
Gaz issu d'un site
7% - 0,14 U + 2,0 h
n 2
-30 en moyenne
Gaz issu d'un site
2 ppm (mesures de 1992
-31,1 h
n 3
à 2000)
On constate que le procédé selon l'invention peut être mis
en uvre avec une très large gamme de concentration de H2S. En
outre l'erreur analytique produite est inférieure à la
variabilité naturelle de la déviation isotopique du soufre.
