Contexte général

Contexte général

Le développement de l'exploitation de champs pétroliers en offshore profond requière des technologies capables de transporter le mélange pétrole-eau-sable extrait du puits sur des longues distances. En effet, en grande profondeur la faible température peut entraîner la formation d'hydrates qui peuvent conduire à un bouchage de la ligne. De même le relief du fond marin peut créer des instabilités dans le régime d'écoulement et perturber les installations en surface.

 

 

Pour pallier à ces problèmes d'isolation thermique et de régime d'écoulement en grande profondeur, les sociétés pétrolières ont de plus en plus souvent recours à des stations de séparations sous-marines à l'instar de Saipem qui développe un modèle compact basé sur la technologie cyclonique. De plus, ces stations permettent de ré-injecter l'eau de production dans la nappe souterraine et réduire la charge à pomper à la surface.

Dans la partie suivante, on décrira le principe de fonctionnement de cette technologie de séparation appelé: hydrocyclone.

 Présentation des Hydrocyclones 

Un hydrocyclone est un équipement composé de 3 parties principales; Deux parties cylindriques relié par une partie conique. Le dispositif dispose d'une entrée tangentielle et deux sorties situées aux extrémités de l'appareil.

Une fois à l'intérieur du dispositif, les deux phases(fluide/solide ou fluide/fluide) suivent un mouvement rotatif autour des parois du cyclone.Ce mouvement génère une force centrifuge très importante et une accélération 100 fois plus que la pesanteur terrestre.

Comme la force centrifuge est proportionnel à la masse ( densité volumique), la phase la plus dense subie une force centrifuge beaucoup plus importante que la phase légère et par conséquent descent en restant près de la paroi.

La partie conique (convergent) provoque une accélération du fluide donc une diminution de la pression par rapport à la partie supérieur, ce qui crée une remontée vers la sortie du haut (overflow), et ainsi on arrive à récupérer en bas la phase la plus dense + $\epsilon$ de la phase légère et en haut la phase légère.

Les applications des hydrocyclones de séparation dans l'industrie sont nombreuses, et nous pouvons citer par exemple les opérations de "de-oiling" et "de-sanding" dans le secteur pétrolier. Dans notre étude, nous restons dans le domaine pétrolier, et nous allons étudier l'opération de "de-sanding" qui consiste à séparer un mélange oil-sand.

 

Dans la partie suivante, on expliquera les objectifs de notre étude qui porte sur l'étude de l'érosion d'un hydrocyclone.