Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE DE TRAITEMENT PAR FLOTTATION D'UNE SOLUTION AQUEUSE ISSUE
D'UNE PRODUCTION PETROLIERE
La présente invention concerne le domaine du traitement d'une solution aqueuse
comprenant au moins une phase huile dispersée sous forme de gouttes, l'huile
étant
notamment une huile brute résultant d'une production pétrolière.
Plus particulièrement, la présente invention s'applique au traitement d'une
eau de
production résultant d'une première étape de séparation eau/huile appliquée à
un effluent
pétrolier, l'effluent étant par exemple issu d'une récupération assistée
d'hydrocarbures
piégés au sein d'une formation souterraine. La présente invention peut
également
s'appliquer directement à un effluent pétrolier, lorsque cet effluent est très
majoritairement
aqueux.
Classiquement, une opération de récupération assistée des hydrocarbures piégés
au
sein d'un réservoir géologique comprend l'injection d'un fluide de balayage
dans un puits
injecteur, le fluide de balayage chassant les fluides piégés dans le milieu
poreux du réservoir
géologique vers au moins un puits de production.
De manière classique, la colonne de production d'un puits de production est
couronnée
en surface par l'installation d'une tête de puits d'où part une conduite de
surface
( flowline ) qui collecte l'effluent pétrolier ainsi produit. Ce fluide est
un mélange
comprenant une partie des hydrocarbures présents dans la formation (sous forme
d'huile et
de gaz), des composants du fluide de balayage (tels que des polymères, des
tensio-actifs,
et/ou des composés alcalins comme dans le cas de l'EOR chimique), et de l'eau
(éventuellement sous forme de saumure).
La flowline conduit généralement l'effluent pétrolier vers une
installation de
traitement qui peut comporter des moyens de mixage, de dilution, de séparation
et/ou de
traitement de l'huile, de l'eau et du gaz. Généralement, la première étape du
traitement des
effluents pétroliers consiste à séparer l'eau et l'huile de façon gravitaire
(par exemple au
moyen d'un procédé de séparation di- ou triphasique, ou d'un équipement de
type Free-
Water Knock-Out ). L'huile ainsi récupérée est dirigée vers des procédés de
désalinisation
et de déshydratation.
Le fluide de rejet, aussi appelé eau de production, est un fluide
essentiellement
aqueux, mais il comporte généralement encore des gouttes d'huile et des
impuretés. Pour
retirer ces impuretés et les gouttes d'huile, l'eau est dirigée vers des
procédés de traitement
de l'eau. A l'issue de ce traitement de l'eau de production, une eau de
qualité normée est
évacuée ou (re)injectée par un puits adéquat dans une formation souterraine.
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Un procédé connu pour le traitement d'une eau de production est la technique
de
flottation, telle que décrite par exemple dans le document (Moosai et Dawe,
2003 : Moosai,
Roshni & Dawe, Richard. (2003). Gas attachment of oil droplets for gas
flotation for oily
wastewater cleanup. Separation and Purification Technology, 33(3), 303-314.
Separation
and Purification Technology. 33. 303-314. 10.1016/S1383-5866(03)00091-1).
Cette
technique consiste à collecter au moins une partie des gouttelettes d'huile
dispersées dans
la phase aqueuse, par exemple via l'injection d'un gaz dans l'eau de
production. En effet,
l'ensemble bulles de gaz et gouttelettes d'huile ainsi formé a une densité
bien inférieure à
celle des gouttelettes d'huile seules, ce qui accélère fortement la séparation
huile/eau par
effet gravitaire. Toutefois, la collecte des gouttes d'huile par flottation
est parfois lente ou peu
efficace.
La présente invention vise à améliorer l'efficacité et la rapidité de la
séparation par
flottation des phases huile et eau présentes dans une solution aqueuse
comportant des
gouttes d'huile sous forme dispersée, telle qu'une eau de production.
Notamment, le procédé
selon l'invention comprend une étape consistant en l'ajout au moins de cations
tétravalents
dans l'eau de production, préalablement à l'étape de séparation huile/eau par
flottation.
Le procédé selon l'invention
De façon générale, l'invention concerne un procédé pour le traitement d'une
solution
aqueuse comprenant au moins une phase huile dispersée sous forme de gouttes au
sein
d'une phase aqueuse, ladite huile étant une huile brute pétrolière.
L'invention comprend au
moins les étapes suivantes :
a) on ajoute au moins un sel tétravalent dans ladite solution aqueuse selon
une
concentration prédéterminée ;
b) on sépare par flottation ladite phase huile de ladite phase aqueuse
présentes dans
ladite solution aqueuse dans laquelle a été ajouté au moins ledit sel.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite concentration peut être
prédéterminée
de manière à ce que le potentiel zeta desdites gouttes d'huile soit compris
entre -20mV et
+20m V.
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Avantageusement, ladite concentration peut être prédéterminée de manière à ce
que le
potentiel zeta desdites gouttes d'huile soit compris entre -10mV et +10mV.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, le sel tétravalent peut être un sel
de
zirconium.
Avantageusement, le sel de zirconium peut être un chlorure de zirconium.
Préférentiellement, on peut injecter simultanément audit chlorure de zirconium
au
moins un agent anti-corrosion.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite concentration en sel
tétravalent peut
être comprise entre 0.05 ppm et 50 ppm.
Selon une variante de réalisation de l'invention, ladite flottation peut être
réalisée au
moins au moyen de l'injection d'un gaz dans ladite solution aqueuse.
Préférentiellement, ledit gaz injecté peut être de l'azote.
Selon une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle ladite
solution
comprend en outre une phase sous forme de gaz dissous, ladite flottation peut
être réalisée
au moins au moyen d'une dépressurisation de ladite solution aqueuse.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite solution aqueuse peut
comprendre en
outre un tensio-actif.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, ladite solution aqueuse peut être une
eau de
production.
Alternativement, ladite solution aqueuse peut être un effluent de production
dont le
rapport huile sur eau est supérieur à 98%.
Avantageusement, on peut réaliser préalablement une étape de séparation
primaire
desdites phases présentes dans ledit effluent, au moyen d'une séparation de
type gravitaire,
par centrifugation, ou par hydrocyclone.
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Présentation succincte des figures
- La Figure 1 présente l'évolution du rapport Ct/Cinit en fonction du temps t
d'injection du gaz dans une cellule de flottation, dans le cas d'un
échantillon de
solution aqueuse comprenant un sel tétravalent (courbe 02) et dans le cas sans
sel
tétravalent (courbe Cl).
- La Figure 2 présente l'évolution du potentiel zeta (ZP) des gouttes d'huile
en
fonction de la concentration en chlorure zirconium ([ZRCL4]) dans une solution
aqueuse.
- La Figure 3 présente l'évolution du rapport Ct/Cinit en fonction du temps t,
dans le
cas où aucun sel tétravalent n'est injecté dans une solution aqueuse (courbe
Cl),
et dans le cas où un chlorure de zirconium est ajouté à la solution aqueuse
dans
une concentration égale à 0.5 ppm (courbe 02).
- La Figure 4 présente l'évolution du rapport Ct/Cinit en fonction du temps,
dans le
cas où aucun sel tétravalent n'est injecté dans un échantillon d'eau de
production
(courbe Cl), et dans le cas où le chlorure de zirconium est injecté dans une
concentration égale à 13 ppm (courbe 02).
Description détaillée de l'invention
Par la suite, les définitions suivantes seront utilisées :
- Effluent pétrolier : au sens de la présente invention, il s'agit d'un fluide
récupéré au
niveau d'au moins un puits de production au cours d'un procédé de récupération
assistée
des hydrocarbures d'un réservoir géologique. Ce fluide est un mélange
comprenant une
partie des hydrocarbures présents dans la formation (dont au moins une partie
des
hydrocarbures présents dans le réservoir géologique sous forme d'huile),
éventuellement
des composants du fluide de balayage (tels que des tensio-actifs, des composés
alcalins
comme dans le cas de l'EOR chimique etc), et de l'eau (éventuellement sous
forme de
saumure) provenant du fluide de balayage et/ou du réservoir géologique.
L'effluent pétrolier
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se présente généralement sous la forme d'une mélange d"eau et d'huile. La
proportion
d'eau par rapport à l'huile (ou watercut ) de l'effluent pétrolier peut
être par exemple
comprise entre 5 et 99%, et évolue généralement en fonction de la durée de
production du
champs ;
- Eau de production : au sens de la présente invention, il s'agit d'un fluide
issu d'une
première étape de séparation huile/eau appliquée à un effluent de production.
Une eau de
production est en général caractérisée par une faible proportion d'huile
résiduelle par
rapport à la phase aqueuse, généralement inférieure à 1% ;
- Potentiel zeta des gouttes d'huile : il s'agit du potentiel lié à la charge
électrique
portée par les gouttelettes d'huile.
La présente invention concerne un procédé pour le traitement d'une solution
aqueuse
comprenant au moins une phase huile dispersée sous forme de gouttes au sein de
la
solution aqueuse. Plus précisément, la présente invention concerne la
séparation des
phases huile et eau d'une solution aqueuse. Selon l'invention, l'huile est une
huile brute
pétrolière.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, le procédé selon l'invention concerne
le
traitement d'une solution aqueuse issue d'une opération de récupération
assistée
d'hydrocarbures au sein d'une formation géologique.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, la solution aqueuse selon l'invention
est une
eau de production. Selon une autre mise en oeuvre de l'invention, la solution
aqueuse selon
l'invention est un effluent de production dont la proportion eau/huile est au
moins de 98%.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, un effluent de production ayant un
tel watercut peut
avoir été obtenu après une séparation primaire des phases présentes dans
l'effluent,
réalisée au moyen par exemple d'une séparation de type gravitaire, par
centrifugation, ou
encore par hydrocyclone.
Le procédé selon l'invention comporte au moins les étapes suivantes :
1- on ajoute au moins un sel tétravalent dans la solution aqueuse à traiter
selon une
concentration prédéterminée ;
2- on sépare par flottation la phase huile et la phase aqueuse présentes dans
la solution
aqueuse dans laquelle a été ajouté au moins le sel tétravalent.
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Ainsi, le procédé selon l'invention vise à améliorer la séparation des phases
huile et
eau présentes dans une solution aqueuse, en ajoutant, préalablement à la mise
en oeuvre
d'un procédé de flottation, un sel tétravalent dans la solution aqueuse à
traiter. Selon une
une première variante de l'invention, la flottation est mise en oeuvre par une
injection d'un
gaz dans la solution aqueuse à traiter (procédé dit de lnduced Gaz Flotation
). Selon cette
cette variante de l'invention, le gaz injecté peut être de l'air, de l'azote
ou un gaz disponible
sur le site (du gaz naturel par exemple). Selon une deuxième variante de
l'invention selon
laquelle la solution aqueuse comprend en outre un gaz solubilisé, la
flottation peut être
réalisée par dépressurisation du gaz solubilisé vapeur (procédé dit de
Dissolved Gaz
Flotation ) ; cette dépressurisation peut être réalisée au moyen d'une pompe
à double
entrée, permettant par exemple de mixer la solution aqueuse avec de la vapeur.
Alternativement, on peut combiner les deux variantes de mise en oeuvre de la
flottation
décrites ci-dessus.
Comme démontré dans les exemples d'application décrits ci-après, l'addition
d'un sel
tétravalent dans une solution aqueuse comprenant des gouttes d'huile
dispersées permet
d'abaisser le potentiel zeta de ces gouttes d'huile. Les répulsions
électrostatiques entre les
gouttes d'huile et les bulles de gaz générées par flottation dans la solution
aqueuse au cours
de l'étape 2 sont alors réduites, ce qui permet l'adhésion des gouttes d'huile
sur les bulles
générées par flottation, favorisant leur remontée vers la surface. Ainsi, le
procédé selon
l'invention permet de rendre l'étape de flottation plus rapide et plus
efficace.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, la concentration selon laquelle est
ajoutée le
sel tétravalent est prédéterminée de manière à ce que le potentiel zeta des
gouttes d'huile
dispersées dans la phase aqueuse soit compris entre -20mV et + 20mV. En effet,
un
potentiel zeta compris dans une telle gamme permet une séparation efficace et
rapide des
phases huile et eau présentes dans une solution aqueuse, tel que cela est
démontré dans
les exemples d'application ci-dessous.
Avantageusement, la concentration selon laquelle est ajoutée le sel
tétravalent est
prédéterminée de manière à ce que le potentiel zeta des gouttes d'huile
dispersées dans la
phase aqueuse soit compris entre -10mV et +10mV. En effet, un potentiel zeta
compris dans
une telle gamme permet une séparation encore plus efficace et rapide des
phases huile et
eau présentes dans une solution aqueuse, tel que cela est démontré dans les
exemples
d'application ci-dessous.
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Selon une mise en oeuvre de l'invention, on peut déterminer une concentration
en au
moins un sel tétravalent à ajouter à la solution aqueuse à traiter de manière
à ce que le
potentiel zeta des gouttes d'huile de cette solution soit dans une gamme
souhaitée
(typiquement, compris entre -20 mV et + 20 mV, ou bien préférentiellement
entre -10 et + 10
mV) au moyen d'expériences de laboratoire au cours desquelles on injecte, dans
des
échantillons de la solution aqueuse à traiter, le ou les sels tétravalent(s)
dans des
concentrations différentes, comprises dans un intervalle de concentrations
(typiquement,
l'intervalle des concentrations en sel tétravalent à tester est défini par une
valeur minimale
valant 0.5 ppm et une valeur maximale 50 ppm) et on réalise des mesures du
potentiel zeta
pour chacune de ces concentrations. Les mesures du potentiel zeta sont
réalisées par
exemple au moyen de l'instrument Zetasizer Nano SeriesTM de la société
Malvern
Instruments. Il est bien clair pour le spécialiste qu'un nombre restreint de
telles expériences
(une dizaine tout au plus) est nécessaire pour déterminer une concentration en
sel(s)
tétravalent(s) permettant d'atteindre un potentiel zeta dans une gamme
souhaitée.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, on peut réduire le nombre
d'expériences afin
d'atteindre le potentiel zeta souhaité en utilisant une méthode de dichotomie
pour explorer
l'intervalle des concentrations possibles. Autrement dit, selon une mise en
oeuvre de
l'invention, on réalise des mesures de potentiel zeta pour les deux valeurs
extrêmes de la
gamme de concentrations (par exemple pour les concentrations de 0.5 ppm et de
50 ppm en
sel(s) tétravalent(s)) et une valeur médiane (avantageusement la valeur
médiane est choisie
en considérant une échelle logarithmique). Puis en fonction de la valeur du
potentiel zeta
obtenue pour la valeur médiane, on divise en deux soit l'intervalle de valeurs
de
concentrations dont la borne supérieure est la valeur médiane, soit
l'intervalle de valeurs de
concentrations dont la borne inférieure, et on réalise une mesure du potentiel
zeta pour la
valeur médiane de ce nouvel intervalle. On répète cette procédure jusqu'à
déterminer une
valeur médiane pour laquelle le potentiel zeta est compris dans la gamme
souhaitée. De
cette façon on peut réduire le nombre d'expériences à réaliser.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, la solution aqueuse peut en outre
contenir au
moins un tensio-actif. Selon une mise en oeuvre de l'invention, le tensio-
actif est choisi parmi
des tensioactifs anioniques ou mélange de tensioactifs anioniques contenant
notamment un
tensioactif sulfonate, tel qu'un d'alkylbenzosulfonate (dit ABS), un internai
olefin sulfonate (dit
10S), un akyl glyceryl ether sulfonate (AGES) ou un alkyl ether sulfate (AES),
une carboxy-
ou suif o- bétaîne. Comme cela est montré dans le dernier exemple
d'application présenté ci-
après, la présente invention améliore l'efficacité de la flottation même dans
le cas où la
solution aqueuse à traiter comprend un tensio-actif.
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Selon une mise en oeuvre de l'invention, le sel tétravalent est un sel de
zirconium, tel
qu'un chlorure de zirconium, un sulfate de zirconium, un hydroxyde de
zirconium ou un
acétate de zirconium. Les avantages de ces sels sont par ailleurs démontrés
dans les
exemples de réalisation décrits ci-après.
Selon une mise en oeuvre de l'invention, le sel de zirconium est le chlorure
de
zirconium. Ce sel présente l'avantage d'avoir un faible impact
environnemental. Toutefois, ce
sel peut toutefois engendrer une certaine corrosion des métaux en fonction de
sa
concentration. Ainsi, selon un mode de réalisation de l'invention, lorsque la
mise en oeuvre
de l'invention est réalisée au moyen d'un chlorure de zirconium, on peut
injecter
simultanément au chlorure de zirconium au moins un agent anti-corrosion dans
la solution
aqueuse.
Selon une mise en oeuvre de l'invention selon laquelle la solution aqueuse est
un
effluent pétrolier, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une
étape de
traitement du gaz issu d'une séparation primaire des phases, réalisée au moyen
par
exemple d'une séparation de type gravitaire, par centrifugation ou encore par
hydrocyclone.
De plus, le procédé de traitement selon l'invention appliqué à un effluent
pétrolier peut
comprendre une première étape de séparation primaire des phases, réalisée au
moyen par
exemple d'une séparation de type gravitaire, par centrifugation, ou encore par
hydrocyclone.
Par ailleurs, le procédé de traitement selon l'invention appliqué à un
effluent pétrolier peut
comprendre des étapes de traitement de l'huile, telles que des étapes de
déshydratation, de
dessalage, etc.
Exemples de réalisation
Les caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention apparaîtront
plus
clairement à la lecture des exemples d'application ci-après.
Pour la mise en oeuvre de ces exemples, on prépare des échantillons d'une
solution
aqueuse reproduisant une eau de production ayant un watercut de 99.95% selon
le
protocole suivant : on prépare 100 ml d'une saumure composée de 7,5 g/L de
NaCI et 1
%massique de Triton X405. Puis 45 ml sont versés dans un bécher. La solution
est agitée à
13 500 rpm à l'aide d'un Ultra-Turrax (IKA modèle T25D (digital) avec pale
525N-18G) et
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105 ml de pétrole VEMO sont ajoutés. L'émulsion reste sous agitation pendant 5
min à
13 500 rpm.
Les exemples sont par ailleurs réalisés avec le matériel et le protocole
décrits ci-après.
Ainsi, on utilise une colonne de laboratoire en verre, cylindrique, avec un
diamètre interne de
.. 7 cm et une hauteur de H = 60 cm. La colonne possède trois robinets qui
permettent de
prélever des échantillons afin de suivre le rendement du procédé dans le
temps. La flottation
est réalisée par injection d'air pour l'ensemble des exemples, l'air étant
issu d'un réseau d'air
comprimé. Après un détendeur fixé à 2 bars, le débit d'air souhaité est établi
à 401/h l'aide
d'un rotamètre Kobold équipé d'une valve et d'un flotteur. L'injection de gaz
se fait à travers
un fritté en verre avec : un diamètre de 6 cm et une porosité de 17-40 jim.
L'étanchéité entre
le support du fritté et la colonne est assurée par des joints en caoutchouc et
un collier en
acier. Les bulles générées sont millimétriques.
Un échantillon d'eau de production tel que décrit ci-dessus est introduit dans
la colonne
de flottation. Préalablement à l'introduction du gaz dans la colonne, on
détermine la
concentration initiale exacte Cinit dans l'eau de production. Des prélèvements
à différents
instants sont ensuite réalisés dans le bas de la colonne et la concentration
en huile
résiduelle est déterminée par extraction au dichlorométhane et dosage par
spectrophotomètrie UV-visible.
Exemple 1
Le premier exemple est mis en oeuvre à partir de deux échantillons d'eau de
production fabriquée tel que décrit ci-dessus. L'eau de production a une
concentration en
huile (sous forme de gouttelettes de brut lourd dispersées dans l'eau) de 200
ppm (Cm), et
une salinité de [NaCI] = 1 mM.
Dans une première expérience, on procède à l'injection de gaz dans un des
échantillons d'eau de production, sans ajouter de sel tétravalent. Dans une
seconde
expérience, on injecte un chlorure de zirconium (ZrCI4) de concentration 0,004
mmo1/1 dans
un autre échantillon d'eau de production, préalablement à l'injection de gaz.
On mesure la
concentration en huile dans l'eau Ct pour ces deux échantillons au cours de
l'étape de
.. flottation.
La Figure 1 présente l'évolution du rapport Ct/Cinit en fonction du temps (t)
d'injection
du gaz dans la cellule de flottation (ou autrement dit l'évolution de la
qualité de l'eau) pour
chacune de ces expériences. Plus le rapport Ct/Cinit est faible, meilleure est
l'efficacité du
traitement de flottation, et inversement, plus ce rapport est proche de 1,
moins bonne est
cette efficacité. Ainsi, on peut observer sur cette figure que l'efficacité du
procédé de
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flottation selon l'art antérieur (c'est-à-dire sans ajout de sel tétravalent ;
courbe Cl) est faible.
En effet, après 10 min de flottation, seulement 36 % de l'huile a été séparé
de la phase
aqueuse présente dans l'eau de production. Par contre, l'injection préalable
du chlorure de
zirconium selon l'invention permet une très nette amélioration de l'efficacité
de la flottation,
puisque l'eau devient propre (Ct/Cinit < 0,05) pour des temps de l'ordre de 6
minutes (cf
courbe 02).
Cette amélioration de l'efficacité de la flottation par le procédé selon
l'invention
s'explique par une diminution du potentiel Zeta (en valeur absolu) en présence
du sel de
zirconium, et donc à une réduction des répulsions électrostatiques entre la
goutte d'huile et
la bulle d'air, ce qui permet l'adhésion des gouttes d'huile sur les bulles
d'air et ainsi leur
remontée à la surface plus rapide.
Exemple 2
Le deuxième exemple est mis en oeuvre à partir d'une série de neuf
échantillons d'eau
de production fabriquée tel que décrit ci-dessus. Pour cet exemple, l'eau de
production a une
concentration en huile (sous forme de gouttelettes de brut lourd dispersées
dans l'eau) de
200 ppm (Cm) et une salinité de [NaCI] = 3 mM.
Du chlorure de zirconium à différentes concentrations, a été injecté dans les
différents
échantillons d'eau de production, correspondant à des concentrations entre 0.2
ppm et 200
ppm. Une mesure du potentiel zeta des gouttes d'huile présentes dans chacun de
ces
échantillons a été réalisée. La Figure 2 présente ainsi l'évolution du
potentiel zeta (ZP) des
gouttes d'huile en fonction de la concentration en chlorure zirconium
([ZRCL4]).
Ainsi, on peut observer sur cette figure qu'il existe bien une gamme de
concentrations
pour laquelle le potentiel zeta des gouttes d'huile est faible en valeur
absolue, par exemple
.. compris entre -20 mV et +20 mV. Par exemple, on peut observer que pour une
concentration
en chlorure de zirconium de 0.5 ppm, le potentiel zeta des gouttes d'huile
vaut -7 mV et que
pour une concentration en chlorure de zirconium de 0.7 ppm, le potentiel zeta
des gouttes
d'huile vaut 12 mV. Ainsi, il apparait clairement possible, à partir d'un
nombre très restreint
d'expériences de déterminer une concentration en sel tétravalent permettant
d'atteindre un
potentiel zeta compris dans une gamme souhaitée, par exemple entre -20mV et +
20 mV.
Par ailleurs, on peut ainsi observer que l'évolution du potentiel zeta en
fonction de la
concentration en chlorure de zirconium suit une courbe régulière, mono-valuée.
Ainsi, une
méthode de recherche de la concentration en sel tétravalent permettant
d'atteindre une
concentration souhaitée par dichotomie apparaît particulièrement adaptée.
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La Figure 3 montre par ailleurs l'évolution du rapport Ct/Cinit tel que défini
à l'exemple
1 en fonction du temps, dans le cas où aucun sel tétravalent n'est injecté
dans l'eau de
production (courbe Cl), et dans le cas où un chlorure de zirconium est ajouté
à la solution
aqueuse dans une concentration égale à 0.5 ppm (courbe 02). On peut observer
sur cette
figure que l'ajout du sel de zirconium à cette concentration permet
d'améliorer fortement
l'efficacité de la flottation.
Exemple 3
Dans cet exemple la salinité de l'eau de production est de [NaCl]=0.2 g/L et
elle
comprend un tensioactif SDBS (sodium dodecyl benzene sulfonate) à 20 ppm.
Dans une première expérience, on procède à l'injection de gaz dans un
échantillon de
cette eau de production, sans ajouter de sel tétravalent. Dans une seconde
expérience, on
injecte un chlorure de zirconium ZrCI4 à 13 ppm dans un autre échantillon de
cette eau de
production, préalablement à l'injection de gaz. La concentration en chlorure
de zirconium a
été choisie pour obtenir un potentiel zeta faible. Sans chlorure de zirconium
et en présence
de 20 ppm de SDBS, le potentiel zeta des gouttelettes d'huile vaut -83mV, et
il est de l'ordre
de -1mV après addition de 13 ppm de chlorure de zirconium.
Au cours de la flottation on réalise une observation visuelle des colonnes de
laboratoire
(résultats non présentés). On peut observer qu'en l'absence de zirconium,
l'eau reste sale et
une mousse est formée en tête de colonne. En présence de zirconium à une
concentration à
13 ppm, l'eau est nettoyée en 6 minutes et il n'y a pas de mousse qui se forme
en tête de
colonne.
Par ailleurs, on mesure au cours du temps l'évolution de la concentration en
huile dans
l'eau Ct dans chacune de ces colonnes. La Figure 4 montre l'évolution du
rapport Ct/Cinit en
fonction du temps, dans le cas où aucun sel tétravalent n'est injecté dans
l'eau de production
(courbe Cl), et dans le cas où le chlorure de zirconium est injecté dans une
concentration
égale à 13 ppm (courbe 02). On peut ainsi observer une très forte amélioration
de l'efficacité
de la flottation en présence de Zirconium, même lorsque l'eau de production
contient un
tensioactif.
Il apparaît ainsi que la présence de cations tétravalents dans une solution
aqueuse
dans laquelle des gouttes d'huile sont dispersées permet d'améliorer
l'efficacité d'un procédé
de séparation des phases huile et eau par flottation, et ce, même dans le cas
où la solution
aqueuse comprend également un tensioactif.
