Caractérisation multi-échelle et modélisation de la formation de dépôts paraffiniques dans les pipelines - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Multi-scale characterization and modeling of wax deposits formation in pipelines

Caractérisation multi-échelle et modélisation de la formation de dépôts paraffiniques dans les pipelines

Imane Yalaoui
  • Fonction : Auteur

Résumé

Over many years, production and transportation of waxy crude oil through long pipelines at low temperatures is a critical challenge in deep and ultra-deep offshore. In order to better understand the wax deposits formation and improve existing remediation techniques, it is necessary to know the multi-scale structuring of crude oil in bulk and under flow. Firstly, in order to better describe the multi-scale structuring of paraffinic oils in bulk, a multimodal strategy combining optical microscopy, X-ray scattering and low field NMR has been proposed. The results of this study provided a complete view of the structure of n-paraffin crystals in a model oil and a crude oil of different compositions. In both cases, the crystals share the same orthorhombic crystal structure and lamellar form. On the other hand, the crystals have different sizes. In the model oil, they have a thickness greater than 120 nm, while in the crude, their growth is limited and their thickness is reduced to only about ten nanometers. The cooling conditions in the crude oil favour the formation of crystal aggregates in the form of fine branched lamellae with the presence of liquid confined within them, which is not observed in the case of the model oil. Secondly, a study consisting in monitoring the wax deposits formation under laminar flow was conducted. Using a model oil and the development of a flow loop coupled to an NMR Imager, different experiments were performed. Two types of consistent and observable deposits were formed and quantified: a fine heterogeneous deposit and a thick homogeneous gel. 2D density maps which allowed to obtain the quantity of crystals and 2D velocity maps were carried out. The results showed that the characteristics of the deposit such as its morphology, its thickness, its growth kinetics strongly depend on the temperature imposed on the pipe wall.
La formation de dépôts paraffiniques dans les pipelines, au cours du transport et de la production, est l’une des principales préoccupations de l’industrie pétrolière. Afin de mieux comprendre la formation de dépôt et d’améliorer les techniques de remédiation existantes, il est nécessaire de connaître la structuration multi-échelle des bruts en volume et sous écoulement. Dans un premier temps, afin de mieux décrire la structuration multi-échelle des huiles paraffiniques en volume, une stratégie multimodale combinant la microscopie optique, la diffusion de Rayons-X et la RMN bas champs a été proposée. Pour cette étude, une huile modèle et un brut réel de composition différentes ont été utilisées. Les résultats ont permis de donner une vision complète de la structure des cristaux de n-paraffines dans ces huiles. Ils forment des agrégats de lamelles relativement denses au centre et de lamelles branchées plus aérées en périphérie. Dans un deuxième temps, une étude consistant à suivre la formation de dépôt de paraffines sous écoulement laminaire a été menée. Grâce à une huile modèle et au développement d’une boucle d’écoulement couplée à un Imageur RMN, différentes expériences ont été effectuées. Les résultats ont montré que les caractéristiques du dépôt telles que sa morphologie, son épaisseur, sa cinétique de croissance dépendent fortement de la température imposé à la paroi de la conduite. Deux types de dépôts conséquents et observables ont pu être formé et quantifié : un dépôt fin hétérogène et un gel épais et homogène.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03167845 , version 1 (12-03-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03167845 , version 1

Citer

Imane Yalaoui. Caractérisation multi-échelle et modélisation de la formation de dépôts paraffiniques dans les pipelines. Catalyse. Sorbonne Université, 2020. Français. ⟨NNT : 2020SORUS063⟩. ⟨tel-03167845⟩
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