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On décrit un procédé de déshydratation et/ou dessalage et fractionnement simultané d'un effluent de gisement pétrolier contenant de l'huile, du gaz associé et de l'eau pouvant être salée qui comprend: (a) au moins une étape de séparation des phases liquides et gazeuse à la pression P1 d'évacuation du gaz, produisant d'une part une fraction gazeuse G1 qui est évacuée et d'autre part, une fraction liquide L1 qui est envoyée à l'étape (b); (b) au moins une étape de séparation au moins partielle des deux phases liquides en mélange dans la fraction liquide L1, la phase aqueuse étant partiellement évacuée et la phase huile contenant une quantité de phase aqueuse résiduelle étant envoyée à l'étape (c); (c) au moins une étape de distillation opérée à une pression P2 inférieure ou au plus égale à la pression P1 de l'étape (a), dans une zone de distillation C1, ladite distillation étant effectuée en présence de la phase huile provenant de l'étape (b), ladite zone C1 comportant une zone d'échange de chaleur interne et une zone de rebouillage, et permettant de recueillir d'une part une fraction gazeuse G2 et d'autre part une fraction liquide L2, ladite fraction L2 étant constituée d'une phase liquide d'huile et d'une phase liquide aqueuse non miscible avec la phase liquide d'huile; et (d) au moins une étape de séparation des deux phases liquides en mélange dans la fraction liquide L2, la phase huile étant envoyée dans ladite zone d'échange interne, puis évacuée. Figure 1 à publier.
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