Stabilité thermique de la fraction aromatique de l'huile brute Safaniya (Moyen Orient) : étude expérimentale, schéma cinétique par classes moléculaires et implications géochimiques - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2005

Stabilité thermique de la fraction aromatique de l'huile brute Safaniya (Moyen Orient) : étude expérimentale, schéma cinétique par classes moléculaires et implications géochimiques

(1)
1

Abstract

The thermal evolution of reservoired oils is controlled by the kinetics of cracking reactions. The present work is concerned with the study of the thermal stability of the light aromatic components (C6-C14) of crude oils under geological conditions. The aim is to predict this stability through a model derived from laboratory pyrolyses. The light cut <250 °C of Safaniya crude oil, corresponding to the C15- components, was obtained by fractionated distillation; pure aromatic fraction was then separated by liquid chromatography. Detailed molecular characterisation of the aromatic fraction was acquired using HPLC, GC and GC/MS. Then, quantified individual aromatic compounds were lumped into six molecular classes: BTXN, methylaromatics, alkylaromatics, naphthenoaromatics, indenes and sulphur-containing aromatics. Pyrolyses of the aromatic fraction were performed in gold tubes at 100 bars and different temperature/time conditions in a wide range (1 to 93%) of global conversion. Pyrolysis effluents were analysed and lumped into classes. The pyrolysis data were used to elaborate a semi-empirical kinetic scheme of 13 stoichiometric reactions for the primary and secondary cracking of the unstable classes. The scheme kinetic parameters were first estimated, and then numerically optimised, with the constraints of mass balance and hydrogen conservation. A set of pyrolysis experiments was performed at 375 °C under high pressures: 400, 800 and 1200 bars. Increasing slowing down in conversion rate with increasing pressure was thus observed compared to experiments at 100 bars. A slight selective effect of pressure on the different aromatic classes of the charge and on the product distribution was evidenced. The extrapolation of the kinetic model to the conditions of Elgin Field (North Sea) showed that pressure effect should shift the thermal cracking of light aromatics to higher temperatures by almost 8 °C.
L'évolution thermique des huiles dans les réservoirs est contrôlée par la cinétique du craquage. Cette étude traite de la stabilité thermique des composés aromatiques légers (C6-C14) des huiles brutes dans les conditions géologiques. L'objectif est de prédire cette stabilité par un modèle dérivé des expériences au laboratoire. La coupe légère de l'huile brute Safaniya <250 °C, correspondant aux composés en C15- , est séparée par distillation fractionnée. Une fraction aromatique pure est ensuite isolée par chromatographie liquide. La caractérisation moléculaire complète de cette fraction est réalisée par HPLC, GC et GC/MS. Les composés aromatiques ainsi identifiés et quantifiés sont regroupés selon leurs structures et leurs stabilités thermiques estimées dans six classes moléculaires: les BTXN, les méthylaromatiques, les alkylaromatiques, les naphténoaromatiques, les indènes et les composés aromatiques soufrés. Les pyrolyses sont effectuées en milieu fermé dans des tubes en or sous une pression de 100 bars et pour différentes conditions (température/temps) couvrant une très large gamme de conversion (1 à 93 %). Les effluents de pyrolyse sont fractionnés, analysés et regroupés en classes. L'évolution de l'ensemble des classes a été interprétée par l'élaboration d'un schéma cinétique semi-empirique composé de 13 réactions stoechiométriques qui rendent compte du craquage de la charge et du craquage secondaire des produits instables. Les paramètres cinétiques estimés de ce schéma ont été ensuite calibrés par optimisation numérique sous la contrainte des bilans de masse et de la conservation d'hydrogène. Afin d'évaluer l'effet de la pression sur le craquage thermique, nous avons réalisé une série de pyrolyses à 375 °C sous de hautes pressions de 400, 800 et 1200 bars. La comparaison des résultats de ces expériences à ceux obtenus à 100 bars a montré que l'augmentation de la pression retarde le craquage. Nous avons également mis en évidence une certaine sélectivité dans l'action de la pression sur les différentes classes que contient la charge et sur la distribution des produits de pyrolyse. L'extrapolation du modèle construit dans cette étude aux conditions du Bassin d'Elgin (Mer du Nord) a montré que l'augmentation de la pression aurait augmenté la stabilité thermique de la fraction aromatique légère en décalant son craquage de 8 °C.
Fichier principal
Vignette du fichier
These-ALDAROUICH.pdf (4.57 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00001352 , version 1 (10-09-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00001352 , version 1
  • PRODINRA : 246366

Cite

Tammam Al Darouich. Stabilité thermique de la fraction aromatique de l'huile brute Safaniya (Moyen Orient) : étude expérimentale, schéma cinétique par classes moléculaires et implications géochimiques. Chimie. Chimie ParisTech, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001352⟩
508 View
1669 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More