SOMMAIRE
Introduction 1
Première partie : Introduction au traitement de
gaz naturel 4
Chapitre I : Le gaz naturel 5
Chapitre II : Hydrates de gaz 12
Deuxième partie : Description du
procédé de déshydratation de gaz 16
Chapitre I : Présentation du complexe de Torpille
Marine 17
Chapitre II : Présentation du procédé de
déshydratation 24
Troisième partie : Optimisation du
procédé de déshydratation de gaz naturel 34
Chapitre I : Simulation de l'unité SERTERE 35
Chapitre II : Optimisation du procédé 45
Conclusion 55
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Optimisation d'un procédé de déshydratation
de gaz naturel
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INTRODUCTION
Le gaz naturel représente aujourd'hui plus de 20% de la
consommation énergétique globale, contre 40% pour le
pétrole brut. C'est la troisième source d'énergie
consommée dans le monde, après le pétrole et le charbon.
Son rendement énergétique élevé et ses avantages
environnementaux, le rangent parmi les énergies dites « propres
».
Au Gabon, le gaz naturel prend une place de plus en plus
importante dans le secteur énergétique - les réserves
prouvées étant estimées à près de 32,59
milliards de mètres cubes en 2008. Le pays s'est, de fait,
récemment lancé dans une nouvelle forme de valorisation de ses
ressources, avec la transformation locale du gaz naturel.
Les contraintes techniques de production, de traitement et
surtout de transport du gaz naturel, restent toutefois élevés, et
représentent un handicap. En effet, le gaz naturel à sa sortie
des puits, n'est pas directement utilisable, avant qu'il ne soit traité
et débarrassé de ses constituants indésirables. Le
traitement du gaz naturel consiste alors à séparer au moins
partiellement certains des constituants présents à la sortie des
puits tels que l'eau, les gaz acides et les hydrocarbures lourds.
Les hydrates - cristaux solides qui se forment lorsque les
molécules de gaz se trouvent en présence d'eau dans les
conditions de pression et de température les plus usuelles en production
- constituent le problème majeur dans la production et le transport du
gaz naturel. En effet, la formation d'hydrates dans un ouvrage, conduit
très rapidement à l'obstruction totale des tuyauteries ou des
appareils, et à l'interruption pure et simple de la totalité de
la production. La remise en service des installations, ne peut intervenir
qu'après leur disparition ; disparition qui peut demander plusieurs
heures à plusieurs jours, et nécessiter des opérations
coûteuses de décompression et d'injection d'inhibiteurs
d'hydrates.
Pour pallier à ce problème, on doit
éviter que des condensations d'eau se produisent dans l'ouvrage,
c'est-à-dire, déshydrater le gaz en amont de l'installation, ou
faire prévaloir dans celle-ci, des conditions de pression et de
température telles que les hydrates ne puissent se former ou, enfin, si
la présence d'eau dans l'ouvrage ne peut être
évitée, inhiber celle-ci par un inhibiteur d'hydrates
(méthanol ou glycol par exemple).
Le rôle essentiel d'une unité de
déshydratation de gaz, est de séparer la partie liquide
(condensats + eau) de la partie gazeuse (gaz humide). Celles-ci doivent
être ainsi dissociées dans le but de faciliter le transport et le
stockage, d'une part, et la commercialisation de ces produits en tant que
produits finis ou semi-finis d'autre part.
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Optimisation d'un procédé de déshydratation
de gaz naturel
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La plate-forme de Torpille Marine (TRM), opérée
par TOTAL E&P GABON, est équipée d'une unité de
déshydratation de gaz naturel par triéthylène-glycol
(ci-après désigné TEG ou glycol). Cette unité,
fournie par la société SERTERE et mise en service en 1986, a
été le théâtre de plusieurs incidents de
sécurité à haut potentiel de risque. De plus, la
capacité de l'unité à accompagner le dégoulottage
de la chaîne gaz est incertaine.
La problématique de l'optimisation du traitement du gaz
offshore de Total Gabon est double :
? Manque de fiabilité de la compression
(approvisionnement) et du traitement actuels, d'où des Manques À
Produire (MAP) ;
? Programme en cours de réduction du brûlage de
gaz offshore du Gabon, d'où d'importantes quantités de gaz
à renvoyer à terre : environ 700 kSm3/j en 2017.
Pour satisfaire les objectifs du Groupe de réduction du
brûlage de gaz associé, Total Gabon s'est vu dans l'obligation de
contraindre sa production dès 2014, afin de limiter le gaz
excédentaire à l'entrée de la compression. Les
réserves associées au dégoulottage de la compression gaz,
viennent donc de la production supplémentaire autorisée par un
surcroît de la capacité de compression de gaz associé. Le
gaz comprimé, non utilisé pour le gas-lift, est envoyé
à terre en vue de sa commercialisation. De plus, le besoin total en
gas-lift offshore sera amené à croître dans le futur :
augmentation des besoins du Socle, redéveloppements envisagés des
champs d'Anguille et de Torpille.
Aussi, le travail d'optimisation du procédé de
déshydratation de gaz naturel, dont il est ici question, se divisera en
trois principales parties.
La première partie, sera essentiellement
théorique. Elle contiendra des généralités sur le
traitement du gaz naturel, avec notamment une vue succincte sur les
caractéristiques du gaz naturel, ses spécifications
technico-commerciales et les procédés de son traitement. Il
s'agira également ici de présenter la nature, les modes de
formation, et par là même de prévention des hydrates,
problème majeur des installations gazières.
La deuxième partie aura pour vocation de décrire
le procédé de déshydratation de gaz du site de Torpille.
L'occasion ici sera également donnée de présenter le champ
de Torpille. Dans la présentation du procédé de
déshydratation du site, nous verrons en détail les
mécanismes d'absorption d'eau par le glycol, et la
régénération de ce dernier. Nous n'oublierons pas de
détailler ses mécanismes de supervision et de
sécurisation.
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Optimisation d'un procédé de déshydratation
de gaz naturel
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Enfin, la troisième et dernière partie de ce
mémoire sera consacrée à l'optimisation du
procédé à proprement parler. Nous nous attèlerons
à modéliser et simuler le procédé existant
grâce au logiciel thermodynamique Invensys PRO/II®. L'optimisation
du procédé, se basera sur les résultats de sa simulation ;
ainsi que la nécessité d'automatiser les processus de
démarrage et de marche normale, pour les fiabiliser et les
sécuriser.
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Optimisation d'un procédé de déshydratation
de gaz naturel
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