HIGH PRESSURE MICROSCOPY FOR MEASURING THE SOLID DISAPPEARANCE TEMPERATURE OF PARAFFINIC SYSTEMS
MICROSCOPIE SOUS HAUTE PRESSION POUR LA MESURE DE TEMPERATURE DE FUSION FINISSANTE DE SYSTEMES PARAFFINIQUES
Résumé
During their exploitation and transport, petroleum fluids undergo high variations in temperature and pressure that are likely to bring about solid deposits. In order to understand the behaviour of these fluids, it is necessary to have reliable experimental data which describes their phase diagram accurately, with the aim of creating predictive thermodynamic models. In this work, a high pressure microscopy device was developed to make up for the inadequacies of the existing techniques in the field of solid – liquid equilibria; it allows the measuring of the solid disappearance temperature of miscellaneous systems in the 0.1 – 100 MPa pressure range, for temperatures between 243 and 373 K. At first, this device was used to study the influence of pressure and of the number of carbon atoms on the melting temperature of pure compounds encountered in petroleum fluids (normal alkanes, alkylcyclohexanes and alkylbenzenes). This study revealed a relationship between the slopes of the liquidus curves in a (T, P) diagram and the crystalline structure of the melting solid phase. Then solid disappearance temperatures of several synthetic mixtures were studied according to pressure. A modelling of the results was proposed for each system by taking the influence of the crystalline structure on the slopes of the liquidus curves into account. The high pressure microscope permitted the study of reservoir fluids and eventually a discussion about the size of the crystals that appear in such systems is proposed.
Lors de leur exploitation et de leur transport, les fluides pétroliers subissent de fortes variations de température et de pression susceptibles d'entraîner la formation de dépôts solides. Pour bien comprendre leur comportement, il est indispensable de disposer de données expérimentales fiables permettant de décrire correctement leur diagramme de phase afin d'élaborer des modèles thermodynamiques prédictifs. Au cours de ce travail, un microscope haute pression a été développé pour combler les insuffisances des techniques existantes dans le domaine des équilibres de phase liquide – solide ; il permet de mesurer la température de fusion finissante de divers types de systèmes dans la gamme 0,1 – 100 MPa pour des températures comprises entre 243 et 373 K. Dans un premier temps, ce dispositif a été mis à contribution pour étudier la variation de la température de fusion de corps purs rencontrés au sein des fluides pétroliers (alcanes linéaires, alkylcyclohexanes et alkylbenzènes) en fonction de la pression et du nombre d'atomes de carbone. Cette étude a révélé une dépendance entre la pente des courbes de liquidus dans un diagramme (T, P) et la structure cristalline du solide considéré. Dans un deuxième temps, les températures de fusion finissante de plusieurs mélanges synthétiques ont été étudiées en fonction de la pression. Une modélisation des résultats a été proposée pour chaque système en tenant compte de l'influence de la structure cristalline sur la pente des courbes de liquidus. Enfin, le dispositif de microscopie sous haute pression a permis l'étude de fluides de gisement et une discussion sur la taille des cristaux qui apparaissent dans de tels systèmes est proposée.
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