Avant qu’un produit provenant d’un puits puisse être vendu, il doit être séparé de toutes les impuretés et de tous les contaminants qui proviennent également du puits. Lorsque le puits produit principalement du gaz naturel, la principale préoccupation est d’épurer la vapeur liquide du gaz commercialisable. Les sociétés d’achat de gaz ont généralement des exigences en matière de sécheresse du gaz avant de l’accepter. D’autres hydrocarbures précieux peuvent également être produits en même temps que le gaz naturel, qui, une fois séparé, peut être vendu.
Comme pour les puits de production de pétrole brut, la séparation se fait en grande partie dans la batterie de réservoirs. La plupart des équipements de la batterie de réservoirs d’un puits de gaz serviront à extraire le liquide du gaz naturel. Les séparateurs triphasés sont des choix assez courants pour les puits de production de gaz ; la partie « triphasée » signifie que la cuve sépare le gaz du fluide, et sépare également le fluide en eau et en hydrocarbures liquides. Contrairement aux séparateurs utilisés pour les puits de pétrole brut, ces séparateurs sont généralement sous haute pression.
Séparateurs à haute pression
Un séparateur utilisé pour séparer le pétrole du gaz est généralement soumis à une pression maximale de 45 kilos. En comparaison, les séparateurs utilisés pour les puits de gaz sont sous au moins 450 kilos de pression, et peuvent avoir une pression d’essai maximale d’environ 2 000 psi. Pour contenir une pression aussi élevée, les séparateurs choisis pour un puits de gaz sont généralement petits, avec un diamètre de 60 cm ou moins. La construction du séparateur est aussi généralement beaucoup plus lourde, avec des parois plus épaisses et des jauges et des vannes plus résistantes. En règle générale, lorsqu’un équipement est visiblement plus solide et plus robuste, il est susceptible d’être conçu pour supporter des pressions élevées.
Séparateur vertical
Un type courant de séparateur utilisé pour les puits de gaz est le séparateur vertical. Les séparateurs triphasés sont fréquemment choisis, car ils permettent à la fois de séparer le liquide du gaz, mais aussi de séparer l’eau des hydrocarbures liquides.
Dans un exemple, la conduite d’entrée est visible au centre gauche du séparateur. Le gaz s’écoule jusqu’à la sortie en haut, où il est envoyé dans un épurateur, comme on le voit en bas à droite. L’épurateur est fabriqué en atelier et sert à éliminer toute vapeur restante. En haut à droite se trouvent les dispositifs de sécurité, tels que les soupapes de sécurité et les disques de rupture.
Les liquides tombent au fond du séparateur. Les niveaux de liquide sont contrôlés par une paire de flotteurs, les parties extérieures des flotteurs étant visibles au centre droit du séparateur. Le flotteur du haut est un flotteur indiscriminé, ce qui signifie qu’il flottera à la fois sur l’huile et sur l’eau. Il contrôle donc le niveau de condensat, une forme d’hydrocarbure liquide et léger. Lorsque le niveau de condensat est suffisamment élevé, la vanne à diaphragme (la ligne la plus basse à gauche) s’ouvre et permet au fluide de s’écouler vers les réservoirs de stockage.
Le flotteur inférieur est conçu pour flotter sur l’eau mais tomber à travers l’huile, et est donc utilisé pour contrôler le niveau d’eau dans le séparateur. Ces types de flotteurs sont appelés flotteurs de discrimination. Ce flotteur contrôle une autre vanne à membrane qui, lorsqu’elle est ouverte, permet l’écoulement dans le système d’évacuation de l’eau. La figure 2 montre un gros plan de ces composants où chacun est plus facile à voir.
Pour les petits puits dont le volume de production est plus faible, la batterie de réservoirs sera souvent beaucoup plus simple. Un seul séparateur, un réservoir pour contenir les eaux usées et un compteur pour mesurer la production de gaz peuvent suffire.
Chauffage indirect
Les puits de gaz peuvent avoir une pression deux ou trois fois supérieure à la pression de fonctionnement d’un séparateur. Cela peut poser des problèmes lorsque de la vapeur d’eau est produite à partir du puits en même temps que le gaz naturel. Lorsque le gaz se dilate à la pression relativement faible du séparateur, il se refroidit extrêmement rapidement. La baisse de température va geler l’eau, créant un blocage dans les conduites, généralement au niveau de la vanne d’étranglement de la tête de puits. Cela entraînera souvent l’arrêt de la production. En l’absence de production et de gaz se dilatant pour abaisser la température, la glace fond. Finalement, le puits recommence à produire, jusqu’à ce que la glace se forme à nouveau et que le cycle se répète.
De toute évidence, c’est une façon inefficace de faire fonctionner un puits. Pour remédier à ce problème, quelques solutions ont été développées. La plus courante est un séparateur qui utilise le bain d’eau. Le gaz du puits circule dans les deux sens dans un tuyau entouré d’eau chaude. L’eau chauffe le gaz, ce qui empêche la formation de glace au niveau de la vanne d’étranglement. Le gaz est ensuite acheminé vers le séparateur à trois étages, qui fonctionne comme n’importe quel autre séparateur. Le gaz se sépare du fluide et est acheminé vers la sortie du gaz. L’eau tombe au fond du séparateur et est évacuée vers le système d’évacuation des eaux. Le pétrole éventuel flotte sur l’eau et s’écoule vers un réservoir de stockage.
L’eau chauffée dans le bain devra être complétée de temps en temps, car elle s’évaporera progressivement. Le distillat, un hydrocarbure liquide qui est l’un des produits possibles d’un puits de gaz, peut être difficile à séparer du gaz. Un séparateur plus petit et à plus faible pression peut être ajouté à la batterie de réservoirs. Le récipient ajouté éliminera toute vapeur restante du gaz, ce qui peut entraîner une augmentation de la production de distillat.
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