Les huiles lourdes sont définies comme étant les pétroles bruts dont la densité API est inférieure à 20. Ces huiles, dont les réserves mondiales sont du mme ordre de grandeur que l'ensemble des huiles conventionnelles, sont caractérisées par une forte teneur en asphaltènes et par une viscosité élevée, pouvant atteindre jusqu'au million de centipoises à la température du réservoir. De ce fait, leur transport par pipeline est beaucoup plus difficile que celui des pétroles bruts conventionnels : Le transport par pipeline des bruts lourds suppose que la viscosité soit suffisamment faible compte tenu de la dimension des lignes de transport et de la puissance des installations de pompage, choisies selon l'optimum économique.

Il existe différentes méthodes connues de l'homme de l'art qui permettent de transporter des huiles lourdes par pipeline. Ce sont par exemple le chauffage, la dilution, la mise en émulsion aqueuse, la lubrification pariétale bu"Core Annular Flow", ou encore le raffinage partiel du brut sur le site de production avant transport.

Le chauffage est un moyen efficace de réduire notablement la viscosité des huiles lourdes. Mais, en fonction des caractéristiques du brut à transporter, il peut tre nécessaire de porter le fluide à des températures relativement élevées, parfois supérieures à 100°C, pour obtenir une viscosité compatible avec les installations industrielles. En outre, il est important de maintenir la température du fluide à ce niveau tout au long de la conduite, ce qui suppose l'isolation thermique des conduites, et parfois l'installation d'unités de chauffage conjointement aux installations de pompage.

La mise en émulsion du brut dans de l'eau est aussi un moyen employé. Dans cette technique, le brut est transporté sous forme de fines gouttelettes dans une phase continue principalement constituée d'eau. Afin de garantir la stabilité de l'émulsion tout au long du pipeline, il est nécessaire d'ajouter à l'eau des additifs tensioactifs judicieusement choisis.

Ces tensioactifs doivent en outre permettre de manière simple, à la fois l'inversion de l'émulsion à l'arrivée à la raffinerie et la récupération du brut anhydre et le traitement de l'eau polluée.

Le"Core Annular Flow"consiste à transporter le brut entouré d'un film d'eau. C'est la méthode la plus efficace pour réduire les pertes de charges, celles-ci étant presque comparables à celles obtenues avec de l'eau. Cette technique est décrite par exemple dans le brevet US-4753261. Malheureusement, cette technique présente des difficultés liées à la stabilité de l'écoulement, à la salissure au cours du temps des parois du pipeline et surtout à la difficulté de redémarrage en cas d'arrt non programmé de la production. C'est ainsi qu'à ce jour, ce mode de transport n'a été que peu employé.

Une autre méthode pouvant tre envisagée pour amener la viscosité du brut à une valeur compatible avec son transport par pipeline, est le raffinage partiel sur le site de production. Un exemple en est donné dans le brevet US-5110447. Cette méthode suppose des investissements importants ainsi que des coûts opératoires élevés dus à la multiplication du nombre d'unités de viscoréduction sur site.

Afin de diminuer la viscosité des huiles lourdes, il est courant de les diluer par des solvants. Les solvants utilisés sont des coupes hydrocarbonées, comme les condensats ou le naphta. Cette méthode est basée sur le fait que la viscosité des bruts lourds est fortement réduite par l'ajout d'un solvant peu visqueux. Il est généralement admis que pour obtenir une réduction de viscosité suffisante pour permettre le transport d'une huile lourde par pipeline, la quantité de solvant léger à ajouter se situe entre 10 et 50% en volume. Lorsque ce procédé est utilisé, il comporte le plus souvent un second pipeline qui permet le recyclage du solvant après séparation par distillation à la raffinerie. Ce procédé peut tre considéré comme le plus efficace pour le transport des bruts lourds. Malgré des investissements importants, il permet le transport de l'huile sans risque particulier, mme en cas d'arrt prolongé de production. En outre, le fait de diluer le brut facilite certaines opérations comme la séparation de l'eau de production. Cependant, le volume à transporter est majoré, et le coût du solvant n'est pas négligeable, ainsi que sa séparation éventuelle du brut afin de le recycler.

Une des améliorations possibles à la dilution des bruts lourds consiste à améliorer le procédé de façon à obtenir la viscosité requise pour le transport par pipeline en utilisant un volume moindre de solvant.

Ainsi, la présente invention concerne une méthode d'optimisation du transport de bruts lourds, dans laquelle on effectue l'adjonction au brut d'au moins un solvant constitué par une coupe pétrolière. Selon l'invention, on augmente la composante polaire 8p du paramètre de Hildebrand du solvant et on contrôle la contribution des liaisons hydrogène 8h du paramètre de Hildebrand dudit solvant, par l'ajout d'une quantité déterminée d'au moins un additif spécifique.

L'additif peut avoir une température d'ébullition inférieure à 150°C.

L'additif peut avoir une composante polaire 8p du paramètre de Hildebrand supérieure à 5 (MPa) lX2, et de préférence supérieure à 8 (MPa) l2.

L'additif peut avoir une contribution des liaisons hydrogène 8h du paramètre de Hildebrand inférieure à 6,5 (MPa) lX2.

L'additif peut tre choisi parmi : les éthers, les cétones, les aldéhydes, les esters, les nitriles, ou leurs mélanges.

L'additif peut comprendre de la 2-butanone.

La quantité d'additif peut tre comprise entre 1 et 50% en volume par rapport au solvant.

La quantité d'additif peut tre comprise entre 10 et 20% en volume par rapport au solvant.

La méthode peut comprendre une étape de récupération dudit additif, ou de ses mélanges, par distillation.

Selon la méthode, le solvant est récupéré par distillation. La récupération peut se faire avec celle de l'additif.

L'objet de la présente invention est d'améliorer le procédé de dilution d'un brut lourd. Il a été mis en évidence qu'une modification des paramètres de solubilité du solvant utilisé, en particulier l'augmentation de la polarité du solvant, conduit à une amélioration notable de l'efficacité de dilution du solvant considéré. De plus, la contribution des liaisons hydrogène 8h doit tre contrôlée, notamment à cause de possible difficultés de miscibilité.

Les paramètres de Hansen (Hansen, C. M., The universality of the solubility <BR> <BR> parameter, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 8,2, 1969. ) sont une extension du paramètre de Hildebrand (Hildebrand, J. H., and Scott, R. L., Solubility of Non-Electrolytes, 3rd ed. <BR> <BR> <P>Reinhold, New York, 1950 ; Dover, New York, 1964. ). Ils sont reliés à ce dernier par la relation : dans laquelle 5t correspond au paramètre de Hildebrand, 8d correspond aux forces de dispersions, 8p à la composante polaire et 8h à la contribution des liaisons hydrogène.

Dans le cas d'un mélange S de n solvants S (i) (i = l, n) dans des proportions volumiques les paramètres de, Hansen de ce mélange de solvants S sont :

Les hydrocarbures pétroliers utilisés couramment pour diluer les bruts lourds ont des paramètres de Hansen dont la composante polaire est faible, typiquement inférieure à 0, 8 (MPa) lX2. Par exemple, pour le carburant ASTM'B' : 8p est égal à 0,4 (MPa) l/2, 8h est égal à 0,6 (MPa) 1/2 (Allan F. M. Baton, Handbook of Solubility Parameters a7zd Other Cohesion Parameters, CRC Press, 1991.

La présente invention propose d'augmenter le paramètre 8p du solvant pour améliorer son efficacité. Pour ce faire, un ou un mélange de plusieurs additifs ayant un paramètre 8p supérieur à 5 (MPa) 1/2 sont incorporés au solvant hydrocarbure dans une proportion volumique comprise entre 1 et 50%, de préférence entre 5 et 50%. Ces additifs de forte polarité peuvent tre choisis parmi les éthers, les cétones, les aldéhydes, les esters, les nitriles, ou les mélanges de plusieurs de ces produits, sous réserve que ces produits ou mélanges de produits soient suffisamment miscibles avec le solvant. De plus, il a été vérifié que le paramètre Ôh de l'additif doit tre inférieur à 7 (MPa) 1/2 s, et de préférence inférieur à 6,5 (MPa) 112 pour une meilleure efficacité.

Selon la présente invention, la méthode d'optimisation du transport de brut lourd comprend également un procédé de récupération de l'additif, ou des mélanges, par distillation. Pour l'efficacité du procédé, la température d'ébullition de l'additif doit tre inférieure au point de distillation final de la coupe. Il peut tre mme préféré que l'additif puisse tre récupéré partiellement dans la partie inférieure de la gamme de température de la coupe ou mme mieux à une température inférieure au point d'ébullition initiale du solvant. Par exemple, en utilisant le naphta-Varsdt 3135 fabriqué par ExxonMobil, l'additif

devra avoir une température d'ébullition (BP) inférieure à 180°C (point d'ébullition final) et de préférence inférieure à 150°C (point d'ébullition initial).

La méthode peut aussi tre appliquée au transport des huiles extra lourdes, des bitumes et des résidus lourds résultant d'opérations de distillation d'une unité de raffinage.

Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter à ces modes de réalisation.

Exemple 1 Un pétrole brut lourd vénézuélien de densité 8, 5 degrés API, contenant 17% d'asphaltènes (ASTM D6560), a une viscosité de 380 Pa. s, à 20°C.

Ce brut est dilué avec 15% en masse d'un naphta dont la composition est donnée dans le tableau 1.

Tableau 1 : Composition chimique du naphta F lle %. Pôids n-paraffines 24, 9 Isoparaffines 29, 4 Naphtènes. 30, 9 Aromatiques 14, 8

La viscosité du pétrole brut, mesurée à 20°C, est alors de 1, 86 Pa. s.

Exemple 2 On prépare un solvant composé de 90% en volume du naphta utilisé dans l'exemple 1 et de 10% en volume d'acétate d'éthyle dont la composante bp du paramètre de Hildebrand est égale à 5,3 (MPa) et dont la composante Ôh du'paramètre de Hildebrand est égale à 7,2 (MPa) lux2, sa température d'ébullition (BP) étant de 77°C. La composante polaire de ce solvant est égale à 0,9 (MPa) lX2. Le brut lourd de l'exemple 1 est dilué en utilisant 15% en masse de ce solvant. La viscosité mesurée à 20°C est alors de 1,56 Pa. s.

On observe dans ce cas une amélioration de l'efficacité de la dilution de 17%.

Exemple 3 On prépare un solvant composé de 90% en volume du naphta utilisé dans l'exemple 1 et de 10% en volume de butyraldehyde dont les composantes Sp et 8h du paramètre de Hildebrand sont respectivement égaux à 5,3 (MPa) 1/2 et 7 (MPa) lX2, et dont la température d'ébullition (BP) est de 75°C. La composante polaire de ce solvant est égale à 0,9 (MPa) lZ2.

Le brut lourd de l'exemple 1 est dilué en utilisant 15% en masse de ce solvant. La viscosité mesurée à 20°C est alors de 1, 59 Pa. s. On observe dans ce cas une amélioration de l'efficacité de la dilution de 15%.

Exemple 4 On prépare un solvant composé de 90% en volume du naphta utilisé dans l'exemple 1 et de 10% en volume de 1-butanol dont les composantes op et 5h du paramètre de Hildebrand sont respectivement égaux à 5,7 (MPa) l/2 et 15,8 (MPa) lX2, et dont la température d'ébullition (BP) est de 118°C. La composante polaire de ce solvant est égale à

0,9 (MPajl/2. Le brut lourd de l'exemple 1 est dilué en utilisant 15% en masse de ce solvant. La viscosité mesurée à 20°C est alors de 1,63 Pa. s. On observe dans ce cas une amélioration de l'efficacité de la dilution de 12%.

Exemple 5 On prépare un solvant composé de 90% en volume du naphta utilisé dans l'exemple 1 et de 10% en volume de 2-butanone dont la composante 8p du paramètre de Hildebrand est égale à 9,0 (MPa) 1/2 et dont la compos. ante 8h du paramètre de Hildebrand est égale à 5,1 (MPa) et dont la température d'ébullition (BP) est de 80°C. La composante polaire de ce solvant est égale à 1,26 (MPa) l/2. Le brut lourd de l'exemple 1 est dilué en utilisant 15% en masse de ce solvant. La viscosité mesurée à 20°C est alors de 1,48 Pa. s. On observe dans ce cas une amélioration de l'efficacité de la dilution de 20%.

Exemple 6 On ajoute au naphta utilisé dans l'exemple 1 10% en volume de butyronitrile dont la composante polaire bp du paramètre de Hildebrand est égale à 12, 5 (MPa) 1/2, dont la composante polaire 8h du paramètre de Hildebrand est égale à 5,1 (MPa) et la température d'ébullition (BP) est de 118°C, ce qui permet d'obtenir un solvant dont le 8p est égal à 1,61 (MPa) lZ2. La viscosité du brut utilisé dans l'exemple 1 dilué avec 15% en masse de ce solvant et mesurée à 20°C est égale à 1,48 Pa. s, ce qui correspond à une amélioration de la dilution de 20%.

Exemple 7 L'exemple 2 est répété en ajoutant cette fois 50% en volume d'acétate d'éthyle au naphta, ce qui permet d'obtenir un solvant dont le 8p est égal à 2, 85 (MPa) lux2. La viscosité mesurée à 20°C du brut de l'exemple 1 dilué avec 15% en masse de ce solvant est égale à 1,14 Pa. s. Dans ce cas, l'efficacité de la dilution est améliorée de 39%.

Exemple 8 L'exemple 5 est répété en ajoutant cette fois 50% en volume de 2-butanone au naphta, ce qui permet d'obtenir un solvant dont le 8p est égal à 4,7 (MPa) lZ2. La viscosité mesurée à 20°C du brut de l'exemple 1 dilué avec 15% en masse de ce solvant est égale à 0,873 Pa. s. Dans ce cas, l'efficacité de la dilution est améliorée de 53%.

Ainsi, il est clair qu'en modifiant un solvant de base en lui ajoutant un additif permettant d'augmenter le paramètre polaire de Hildebrand, on optimise la fonction solvant, à quantité de solvant identique. Il est aussi clair que, pour des additifs ayant des composantes polaires 8p similaires, plus la contribution des liaisons hydrogène 8h est basse, meilleure est l'efficacité de la dilution. A la lecture des résultats présentés ici, l'additif, ou le mélange d'additifs, doit avoir une composante polaire 8p supérieure à 5, de préférence supérieure à 8, et une contribution des liaisons hydrogène ah inférieure à 7 et de préférence inférieure à 6,5.

La dilution du brut lourd peut se faire en fond de puits de production, en aval de la tte de puits en surface, ou dans une ligne de transport intermédiaire.