des projets

CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées
Intégration et problématique du
transport des huiles lourdes
© IFP
J-F. Argillier, J-P. Héraud, A. Sanière
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007
Transport des huiles lourdes
dans une problématique intégration
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

2
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Classification des huiles lourdes
Densité
22,3°API
Huiles lourdes
sens strict
10°API
Huiles
extra lourdes
Viscosité
(réservoir)
© IFP
<10.000 cp
Bitumes et
sables bitumineux
3
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
> 10.000 cp
Classification des huiles lourdes
© IFP
hors schistes bitumineux
4
Source F. Cupcic (TOTAL) - ASPO 2003
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Géographie des huiles lourdes

© IFP

Ressources essentiellement au Canada, Venezuela, Mexique
Nécessitent un transport maritime et par pipeline
5
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Propriétés spécifiques des huiles lourdes
Comparaison d'un exemple d'huile extra lourde et d'huile légère
Zuata
Brent
8.5
38.5
4000
4
Soufre (W%)
4.1
0.4
Ni (ppm)
94
1
V (ppm)
450
5
Acidité (mgKOH/g)
4.3
0.05
Densité (° API)
Viscosité (cst@60° C)

© IFP

Forte densité, forte viscosité, forte teneur en impuretés
Solutions spécifiques pour les produire, les transporter et les
raffiner
6
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Composition d'une huile extra lourde
Brut
lourd
=
Saturés
+
Aromatiques
+
Résines



Fortes viscosités
Densités élevées
Formation de systèmes dispersés stables

© IFP

Émulsions
Huiles "moussantes"
7
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
+
Asphaltènes
Plan
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

8
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Pourquoi le transport
des huiles lourdes est-il un challenge?
10 000 000
Caractéristiques des fluides
et du réservoir






fortes viscosités
formation d'émulsions
réservoirs de basse énergie
et température
mousses stables
9000.0
sables/solides
8000.0
7000.0
acidités (TAN élevés)
6000.0
environnements froids 5000.0
1 000 000
10 000
Orénoque: Production froide possible
avec ou sans production de sable
1 000
100
10
Spécification
transport
18 API Live
Oil + Lift Gas+ Water
1
Emulsion
Viscosity
0
50
100
150
200
Inversion at 37 % Water CutTempérature (°
4000.0
3000.0
2000.0
1000.0
0.0
10
20
30
40
50
60
© IFP
Water Cut, %
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
250
C)
0C
0
9
Alberta: Production chaude nécessaire
(huff and puff, SAGD, …)
100 000
Viscosité (cP)

Apparent Viscosity, cP

70
80
90 100
10 C
20 C
30 C
40 C
60 C
85 C
300
350
Localisation et intégration
de la problématique transport
Localisation

puits et drains – subsurface
Intégration

techniques de production



entre têtes de puits/mines
et la station principale (X0
km)




© IFP

entre station principale et
hub / upgrader (X00 km)
entre le hub – raffinerie
(X000 km)
10
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier

vapeur type SAGD?
production froide avec dilution
fond de drain?
CHOPS (venues de sables)?
water flood offshore?
miniers?
installations de surface/upgrader



Localisation d'un upgrader?
Upgrader dédié ou non?
Ligne retour de diluant?
Plan
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

11
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Transport : technologies traditionnelles
Dilution
- Mélange du brut lourd avec une coupe légère
- Facile à réaliser et efficace
Disponibilité du
diluant et/ou recyclage
- Ex : Orénoque (Sincor ...), Canada
Chauffage et isolation
-Le brut est chauffé et les pipes sont isolés
© IFP
-Ex: Kern River, Mac Key River
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Pertes thermiques
Problèmes de
corrosion
Plan
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

13
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Focus: transport des bitumes de l'Alberta

Spécifications pour le transport en pipe:



(Athabasca Brut = 106 Cst à 11°C)
Transport by dilution




viscosité: 350 Cst à 4°C densité: 19° API mini
DilBit (Diluent + Heavy
crude oil) 25%v/75%v
Synbit (Synthetic crude oil
+ Heavy crude oil)
50%v/50%
SCO
Tension forte sur la
disponibilité en diluant
DilBit
SynBit
Synthetic Crude Oil
© IFP
Source : Canadian Association Of Petroleum Institute
14
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
DilBit and SynBit Characteristics
API Gravity
% Sulfur
Bitumen
Diluent
SCO
DilBit
SynBit
8.0
66.5
32.1
19.1
19.1
4.50
0.13
0.15
3.67
2.50
75/25
50/50
Blend, LV%
Yields, LV%
0
80
14
20
7
Distillate
14
20
44
16
29
Vacuum Gas Oil
34
0
42
26
38
Vacuum Residue
52
0
0
39
26
© IFP
Naphtha/LPG
15
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Transport by Dilution
DILUENT
DILUENT
HEAVY
CRUDE OIL
DILBIT REFINERIES
SYNBIT
HEAVY
CRUDE OIL
MEDIUM
CRUDE OIL
REFINERIES
SCO
LIGHT CRUDE
UPGRADING
OIL
SYNTHETIC
REFINERIES
CRUDE
OIL
(SCO)
© IFP
diluent
16
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
)
bina.)
or)
Kai Kos Dehsen
(NAOS)
Christina
Upgraders projets
Foster Creek
Encana
Cold Lake
Imperial Oil
Wolf Lake CNRL
L.(EnCana)
Orion
(Shell)
Brut synthétique actuel
Brut synthétique projet
ligne isolée thermiquement
(IPF
em
Cold Lake
Lloydminster
H
us
ky
Enbridge P. (E)
el
)
NR
L ).
Lak
m
ste
Pip
br
y
eS
t er
(In
nd
Fu
ine
)
Christina Lake
(MEG Energy)
Hardisty
Enbridge P. (E)
Bitume dilué & retour diluant actuel
Bitume dilué & retour diluant projet
© IFP
Jackfish
(Devon)
(E n
Co r
)
g an
)
Wa
Oi l
Ac
pis
San
ce
oo
ds
ss
(En
P. (
br
P.
Sun
idg
c
e
ri d o
r (K
inde
rM
or
L (Pem
Upgraders actuels
Kirby Lake Terminal
idge
C
)
ECH old La
O P ke S
yst
. (C
(Pembina.
.
AOSP
Seal (Shell)
Surmont
(ConocoPhillips)
7 Upgraders en projet
dont 4 dédiés
Edmonton
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Cheecham Terminal
Scotford Upgrader (Shell)
Futurs upgraders
majoritairement délocalisés
© IFP
17
ld
Co
projets moins intégrés
g
Ath
aba
sca

Lo n
y

Shell AOSP / Kindermorgan
Synenco et petrocanada
(projets)
(Enb)
Long Lake
(OPTI/Nexen)
sk
Hu

Surmont diluent
E)
P. (
e
Lak
)
exploitation/transport/upgradin
g dédié délocalisé
Borealis (EnCana)
ge

Fort
McMurray
id

Syncrude et Suncor (actuels)
OptiNexen et CNRL Horizon
(projets)
Athabasca Terminal
r
nb
(E

Suncor Firebag
ca
as
ab
projets intégrés:
exploitation/transport
/upgrading sur site
MacKay River SAGD
Muskeg River M.(shell AOSP)
(PetroCanada)
Suncor Millenium
Syncrude
mines
Différents niveaux d'intégration
des projets


Horizon M. CNRL
Kearl
(Imperial Oil)
Jackpine M.(shell AOSP)
h
At

Pierre River
M. (Shell)
Northern Lights (Synenco)
Fort Hill (PetroCanada)
Horizon P
Intégration actuelle
et future en Alberta
?
Pipelines d'exportation
Northern Alberta
te
Al
x
Kitimat
(E)
(E
ts
)
Hardisty
Chicago &
Portland
Alberta Clipper (E)
Superior
Southern Lights (E) Chicago
Enbridge Pipeline (E)
(E
)
)
TC
(
P.

(KM)
Milk Rive
r P.
(PAA)
e
on
st
ss P.
e
Expr
Vancouver
P.
igh
Rangeland (PAA)
T
rn
L
y
Ke
tai
un
Mo )
s
M
n
(K
ra
ge
th
e
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.
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rid
So
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n
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Tr ansio )
p
(KM
Ex
em
Edmonton
En
b

t
ys
way
P.
S
P.
Gate
Wood River, Ill
Montana
US Gulf Coast
Casper (WY)
3000
Capacité (mb/d)
2500
2000
Coking
1500
FCC
HCU
1000
500
© IFP
0
18
PADD I
PADD II
PADD III
PADD IV
PADD V
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Projet de construction de
pipelines vers le Golfe du
Mexique et d'extension vers
la cote ouest canadienne
Zone disposant de la plus
grande capacité de
conversion des Etats-Unis
Plan
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

19
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Transport: technologies à développer
Upgrading partiel sur site
- Production de brut synthétique transportable
Dilution optimisée
- Chimie du diluant
Réducteur de traînée (DRA)
© IFP
- Additif polymère pour brut dilué
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Conversion sur site
in situ?
Disponibilité,
économie du procédé
Couplage avec la
dilution - régime
turbulent
Transport: technologies à développer
huile
Emulsion pour le transport
Cassage de
l'émulsion
eau
Pipe
Core annular flow
Water layer
© IFP
Viscous oil
21
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Adhérence de l'huile
et redémarrage
Plan
Introduction

Problématique transport / intégration

Méthodes de transport traditionnelles utilisées

Focus sur la canada

Méthodes de transport à développer

Conclusions
© IFP

22
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Conclusions

Intérêt croissant pour les huiles lourdes


Nombreux projets d'extraction des sables bitumineux, en
particulier au Canada
Nécessité de trouver des débouchés pour ce brut lourd



Exportation vers des sites à forte capacité de conversion
Construction de nouveaux upgraders
Le transport est une étape obligatoire / limitante
Distances plus ou moins longues
© IFP

23
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Conclusions

Challenge du transport


Diminuer les besoins en diluant (DilBit et Synbit)
Optimiser l'intégration avec les sites d'upgrading




Développer des technologies de transport moins
consommatrice de diluant
Réaliser un upgrading partiel sur site, voire in situ
Améliorer le rendement énergétique global et diminuer
l'impact environnemental
© IFP

Avantage : synergies énergétiques
Inconvénient : zones isolées et problèmes d'utilités et
personnels
24
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées
Intégration et problématique du
transport des huiles lourdes
© IFP
J-F. Argillier, J-P. Héraud, A. Sanière
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007
CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées
© IFP
Back up
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007
Comparison of transportation methods
efficiency
*
*
© IFP
* : V% oil/water
27
source: Intevep
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Comparison of the transportation
methods
Heating
Dilution
Upgrading
Emulsion
Annular flow
Required pipe
diameter
Normal
Larger
Normal
Larger
Normal
Corrosion
Potential
None
None
Potential
Potential
Additional
investments
Normal
(heaters)
High
(parallel
diluant
system)
High (field
refinery)
Normal/high
(supply
system)
Normal/high
(supply
system)
Electricity
source
No specifity
No specifity
Water
separation /
treatment
Water
treatment
Environmental
problems
© IFP
Traditional solutions
28
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier
Solutions to be developed
Upgrading heavy oils
Atmospheric
distillation
Products:
Classic conversion
&
hydrotreatment
Vacuum
distillation
LPG
Gasoline
Kerosene
Atmospheric
residue
gasoil
Deep
conversion
Vacuum
residue
fuel-oil
Coke
Yield
°API
S (W%)
Ni ppm
V ppm
Conventional
20%
5.9
4.2
47
144
Non-conventional
40%
1.9
4.8
153
590
© IFP
29
Gas
Journées du Pétrole, 11 Octobre 2007, Paris – JF Argillier