LES SEPARATEUR:La base de toute installation de production de gaz ou de brut est bien videmment le sparateur de champ, cest--dire, lappareil dans lequel seffectuent les sparations entre les diffrentes phases liquides et gazeuses. Cependant, la complexit croissante des installations de champ et notamment celles en mer, lies au souci de maximiser les rcuprations et doptimiser lensemble des units de production, font que ces installations comprennent dautres appareils statiques de sparation, faisant intervenir eux aussi les sparations liquide-gaz.1. Dfinition.Le sparateur est un appareil utilis pour dissocier le ptrole, les gaz et leau contenus dans leffluent sa sortie dun puits de production par diffrence de densit. Dans le cas le plus gnral, le ptrole brut, en sortie de puits, est un mlange tri phasique comprenant : Une phase gazeuse Une phase liquide hydrocarbure (le brut proprement dit) Une phase aqueuse (leau de formation)Un sparateur se prsente comme un rservoir cylindrique dispos soit verticalement, soit horizontalement. Il existe aussi des sparateurs sphriques, mais ils sont dun usage moins courant. Des piquages pourvus de vannes et des appareils de mesure permettent le contrle du fonctionnement. Selon lusage auquel on les destine, on distingue : Les sparateurs de dtente utiliss pour le traitement des gaz condensats. Les sparateurs gaz / huile. Les sparateurs deau libre. Les sparateurs de test Les scrubbers (ex : ballon de torche).FONCTIONNEMENT DES SEPARATEURS:3.1. LES SECTIONS DUN SPARATEUR.

Figure 1 : Vue des quipements dun sparateur.

Indpendamment de la forme, les sparateurs contiennent dhabitude quatre sections principales en plus des commandes et contrles ncessaires : Section de la sparation primaire Section de la sparation secondaire Section de coalescence Section de collecteLes emplacements de ces sections, quel que soit le type de sparateur, sont figurs dans la vue ci-dessous.3.1.1. La section de la sparation primaireLa section A est la sparation primaire.Elle est utilise pour sparer la partie principale de liquide libre du fluide dentre. Il contient le bec dadmission qui est gnralement tangentiel, ou un dflecteur pour profiter des effets dinertie de la force centrifuge ou dun changement brusque de direction pour sparer la plus grande partie du liquide du gaz.3.1.2. La section de la sparation secondaireLa sparation secondaire ou la section de gravit, B, est conu pour utiliser la pesanteur pour augmenter la sparation de gouttelettes entranes. Dans cette section du sparateur le gaz se dplace une vitesse relativement basse avec peu de turbulence.3.1.3. La section de coalescenceLa section de coalescence, C, utilise un coalesceur ou un extracteur de brouillard qui peut consister en une srie daubes (labyrinthe), un bloc de treillis mtallique entremls ou encore des passages cycloniques. Cette section enlve les trs petites gouttelettes de liquide du gaz par la collision sur une surface o elles coalescent.3.1.4. La section de collecteLe puisard ou la section de collecte du liquide, D, agit comme le rcepteur pour tous les liquides enlevs du gaz dans les sections primaires, secondaires et de coalescence. Selon les exigences (conditions), la section liquide devra avoir un certain volume, pour le dgazage ou les arrives de bouchon liquide.3.2. LES INTERNES DUN SEPARATEURLes internes les plus courants utiliss pour amliorer lefficacit dans un sparateur sont : Le Dflecteur (Deflector or diverter plate) : Lorsque le fluide frappe la plaque, la vitesse ralentit et des gouttelettes liquides tombent au fond du sparateur et le gaz continue son chemin en faisant le tour de la plaque. Le Coalesceur (Demister pad / Coalescing pack) : Utilis pour que les gouttelettes minuscules sunissent dans de plus grandes gouttelettes. Le Plateau de barrage ou dversoir (Weir or Weir plate): Utilis pour augmenter le temps de rsidence du liquide puisque selon son positionnement il augmente le volume offert au liquide. Le Casseur de Vortex ou Anti-Vortex (Vortex breaker or anti-vortex): Install pour empcher la cration de tourbillons dans le liquide, lesquels entraneraient le gaz avec le liquide svacuant du sparateur. Les Aubes directrices (Straightening vanes): Utilises pour enlever les turbulences dans le courant du gaz aprs la sparation initiale du dflecteur dentre.

4. LES DIFFERENTS TYPES DE SEPARATEURS4.1. SPARATEUR VERTICALLavantage principal de ce sparateur est quil peut accepter des bouchons liquides plus importants sans entranement excessif dans le gaz. Vu la distance importante en gnral entre le niveau du liquide et la sortie du gaz, il y a moins tendance lentranement de gouttes liquides. Il est, par contre, plus gros en diamtre pour une capacit en gaz donne.On peut citer: Les Sparateur vertical deux phases Sparateur Tri Phasique:

4.2. SPARATEUR HORIZONTALIls sont trs utiliss pour les puits GOR lev car ils ont une trs bonne surface dchange. Ces sparateurs sont en gnral dun diamtre plus petit que les sparateurs verticaux pour une mme quantit de gaz et prsentent une interface plus large entre gaz et liquide. Ils sont plus faciles monter sur skid. La figure suivante reprsente larrangement typique dun ballon sparateur de champ, sur lequel on peut faire les commentaires suivants :4.2.1. Sparateur horizontal deux phasesUn sparateur diphasique horizontal possde une sparation primaire proche de lentre du sparateur. La seconde sparation et lextracteur de brouillard se situent dans la partie haute de la capacit. Il y a une section qui collecte le liquide dans le fond du sparateur. Leffluent provenant du puits entre dans le sparateur et frappe contre une paroi brise jet.

Figure 2: Vue dtaille dun sparateur horizontal diphasique.

La plus grande partie du liquide (liquides les plus lourds) est spare et tombent au fond du sparateur. Les vapeurs de gaz et de liquide continuent leur chemin travers les sections de tranquillisation (voir figure 23). Ces sections provoquent la formation de gouttelettes dhuile. Ces dernires tombent dans le collecteur de liquide. Les parois brise-jet limitent les turbulences. Le gaz continu son parcours horizontalement travers les extracteurs de brouillard. Ici presque tous les liquides (mise part certaines petites gouttelettes) restants sont enlevs par ce chemin de mailles. Le gaz quitte le sparateur par la sortie gaz situe en haut du ballon. La collecte de liquide se situant dans la partie basse du sparateur. Ces liquides tant spars du gaz par des plateaux. Lorsque le liquide atteint le niveau requis, le contrleur de niveau liquide ouvre la vanne de niveau. Le liquide quitte le sparateur par la sortie liquide.

4.2.2. Sparateur horizontal trois phasesLe design dun sparateur horizontal tri-phasique est similaire un sparateur horizontal diphasique.La diffrence majeure tant dans la section collecte des liquides.Dans un sparateur tri-phasique la partie suprieure de la section collecte de liquide contient lhuile alors que dans la partie infrieure se trouve leau. Chacune des sections liquides possdant son propre contrleur associ leur vanne rciproque.

Figure 3: Vue clater dun sparateur tri-phasique (floating separator coulement divis).

4.3. SEPARATEUR SPHERIQUEPeu courant, ils sont rservs aux puits GOR trs lev (cas des puits gaz + condensats).Ces sparateurs sont relativement bon march et compacts, mais avec un temps de rtention liquide et une section de dcantation assez limite ; la marche en sparation tri-phasique est donc trs difficile sinon impossible. Ils ont lavantage dtre peu encombrants mais leur capacit est faible. Ils sont trs faciles manipuler. Autre intrt important, ils supportent toutes les pressions par leur forme sphrique.

Figure 4: Sparateur Sphrique 2 phases.

4.10. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPESComme nous venons de le voir il existe trois types de sparateurs principaux. Dans le tableau ci-dessous, il est fait une comparaison des performances des diffrents types de sparateurs.HorizontauxVerticauxSphrique

Efficacit de la sparation123

Stabilisation des fluides spars123

Souplesse (production par bouchons)123

Facilit de rglage (niveau)213

Capacit diamtre gal123

Prix par unit de capacit123

Aptitude admettre les corps trangers312

Aptitude au traitement des mousses123

Facilit de transport132

Encombrement vertical132

Encombrement horizontal312

Facilit dinstallation231

Facilit dinspection et dentretien132

1 : Le plus favorable

2 : Intermdiaire3 : Le moins favorable