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Journées Annuelles du PétroleLes 21 et 22 octobre 2008 - Paris, Palais des Congrès, Porte Maillot

Le séparateur multi-pipes : une nouvelle approche du traitement sous-

marin en eaux profondes

Stéphanie AbrandSaipem s.a.

Journées annuelles du PétroleLes 21 et 22 octobre 2008 - Paris, Palais des Congrès, Porte MaillotLes Hydrocarbures de l’extrême

Agenda• Le traitement sous marin – Contexte

• La séparation gaz / liquide

• Le multi-pipes:– Principes– Architecture– Cas d’étude– Qualification


Jusqu’à aujourd’hui…• Un développement “classique” en eaux profondes:

Flowline

Riser

Puits

FPSO


… aujourd’hui et demain• Futurs développements sous marins:

– Profondeur plus grande => augmentation de la contre pression sur le réservoir

– Champs plus éloignés

– Pétrole plus visqueux

– Faibles pressions de réservoirs

• Développements existants:– Optimisation du taux de récupération et prolongement du plateau de production

Le traitement sous marin devient un réel besoin pour permettre/ faciliter/ optimiser la production

FPSO

XT

XT XT

XT

=> Pertes de charges plus importantes


Séparation gaz / liquideParmi les différents schémas de traitement sous marin:

Séparation gaz/liquide:

– Utilise des pompes « liquides » tolérant un peu de gaz libre

– Permet de gérer les arrêts/redémarrage de production en dépressurisant les flowlines => arrangement sous marin simplifié


Le séparateur multipipes• Séparation gravitaire

• Séparateur multipipes*:– Divise l’enceinte gravitaire en plusieurs pipes:

• Épaisseur diminuée => pipe standard, disponible• Fabrication facilitée et temps de fabrication diminué• Fabrication sur yard envisageable

* Brevet Saipem


Principe de séparation• Système composé de pipes:

– Entrée et distribution par le centre

– Pipes périphériques pour la séparation

– Même principe de séparation et de design que pour un séparateur gravitaire “classique”

– Design fait pour assurer une distribution symétrique du fluide dans chacun des pipes

– Pas d’accumulation de sable attendue « auto-drainant »

Entrée multiphasique

Sortie gaz

Sortie liquide


Architecture du systèmePile à succion pour la fondation avec 2

tubes soudés pour les ESP (pompes électriques)

Base pour le support des modules et le passage des lignes

Un manifold modulaire avec des vannes automatiques

Capteurs de niveau pouvant être retirés par ROV

Adaptable à d’autres pompes sous marines


Station de séparation multipipes

• Design compact • Utilisation de pipes• Compatible avec les besoins en eaux

très profondes• Procédé de séparation robuste • Composants qualifiés et sur

commande• Adaptable aux ESP ou autre pompes • Equipements répartis en modules

pour les besoins de maintenance


0.697414.4757203150.896114.56507007

206.594814.55441976544.591714.733819082

LiquidLiquidGasLiquidGas

Viscosity(cP)Density (kg/m3)Flowrate (std m3/h)Year

Cas de dimensionnement• Profondeur d’eau: 800 m• Fluide :

• Pression de séparation: 30 bar• Volume de slug : 12 m3• Pas d’accumulation de sable


• Nombre de pipes: 6• Taille 42 in• Hauteur 15 m• Epaisseur 25 mm avec raidisseurs• Isolation 22 mm GSPU• Poids 160 t

Pompes• Type ESP • Modèle Centrilift 38-900 WNE 1600• Diamètre 10in• Longueur 30 m• Poids 22 t chacune (avec casing)• Puissance 1.8 MW• Performance 550 m3/h @ 180 bar ΔP

Dimensions


Dimensions• Station de séparation

– Taille: 11 m x 8.5 m x 21 m– Poids: 370 t in air

• Pile pour fondation– Taille: 8 m x 24 m– Poids: 200 t

• Manifold– Taille: 7.5 m x 3.3 m x 5 m– Poids: 65 t

• Installation– 2 levages lourds - bateau d’installation (Fondation et Base + Séparateur)– 3 levages légers - bateau de maintenance (Manifold and Pompes)

11 m8.5 m

23 m


• Profondeur d’eau: 1500-3000 m • Pression de dimensionnement: 680 bar• Profil de production typique (maximum de 40 kbpd de liquide)

• Pression de séparation: 95 – 30 bara • Volume maximum de slug: 4 m3 • Pas d’accumulation de sable

100010300001000075400004End life

2505200002000050400004Middle life 2

2507.5100003000025400004Middle life 1

250100400000400004Early life

scf/bblMMSCFDbpdbpd%bpdn°

GORgaswaterOilWCTotal flowrateWells/flowline

Cas Golf du Mexique


• Nombre de pipes: 4• Taille 30 in• Hauteur 11 m• Epaisseur 76.8 mm @ 680 bar• Isolation 20 mm GSPU• Poids 120 t

Pompes• Type ESP • Modèle Centrilift HC 20’000

675 Series• Diamètre 171.5 mm OD• Longueur 23 m – 30 m• Puissance 1.8 MW• Performance 146 m3/h @ 250 bar

Dimensions


Design• Simulations CDF

– Entrée du séparateur– Distributeur

• Simulations dynamiques sur l’évolution des niveaux en cas de distribution non uniforme

M Gin1 M Gin2

M Lin1 M Lin2

SEP1 SEP2

M Lout

M Gout

Level1 Level2M Gin1 M Gin2

M Lin1 M Lin2

SEP1 SEP2

M Lout

M Gout

Level1 Level2

L= 6.5 m

L= 6.22 m

0.28 m0.28 m

L= 6.5 mL= 6.22 m

0.28 m0.28 m


Qualification – Etape 1• Tests de la symétrie de distribution • Tests de fonctionnement en dynamique • Tests avec du sable

Résultats attendus pour début 2009

Design du distributeur (optimisation CFD)

4 Séparateurs avec arrangement circulaire

1 capteur de niveau par séparateur

1 capteur DP par séparateur

1 capteur P & T par séparateur

Visualisation de l’écoulement


Qualification – Etapes 2&3• Etape 2:

– Tests de performances de séparation en échelle réduite sur un seul tube (2009)

• Etape 3:– JIP pour validation de la performance du

système en conditions réelles (2009)


Résumé Le séparateur multipipes:

• Séparateur gravitaire fait à partir de pipes conventionnels

• Épaisseurs de paroi réduites permettant de s’adapter aux très grandes profondeurs d’eau

• Fabrication facilitée et pouvant se réaliser sur yard

• Tests de qualification lancés – résultats début 2009

• Tests en configuration réelle en préparation pour 2009 (JIP, boucle multiphasique)

stéphanie abrand saipem s.a.jdp.ecritel.net/presentations/documents/atelier_8/4_s.a...1 capteur de...

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