Etude expérimentale et modélisation de l'endommagement aux abords des puits lors de la production de bruts asphalténiques

par Yousef Rajoub

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Emile Pefferkorn.

Soutenue en 2003

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail, d'une part, de contribuer à la compréhension des mécanismes d'endommagement par le brut asphalténique, d'autre part, d'acquérir des données nécessaires à une modélisation de cet endommagement. Au cours de cette étude, nous avons utilisé deux types d'asphaltènes: les asphaltènes extraits du brut de Weyburn par la méthode au n-heptane (Norme Française AFNOR 60-115), et les asphaltènes Safania extrait du résidu sous vide. Pour étudier l'effet de la présence de résines sur l'endommagement, les asphaltènes Safania ont été extraits, soit par la méthode au n-heptane, soit par la méthode au n-pentane (Norme Américaine). Des séries d'expériences d'injection d'asphaltènes à travers des milieux poreux bien caractérisés (grès de Fontainebleau), et des capillaires ont été effectuées. Ces résultats ont pour but d'étudier l'endommagement induit par les asphaltènes dissous dans le solvant et de valider expérimentalement l'approche colloi͏̈dale adoptée dans la version "Asphaltènes" du modèle PARIS dédiée à la simulation de l'endommagement par les bruts asphalténiques. Les résultats des expériences ont montré que, la cinétique de dépôt des asphaltènes en monocouche à la surface de la roche obéit à la loi de dépôt des colloi͏̈des en régime de convection- diffusion. Le dépôt se fait selon le régime DLD (dépôt limité par la diffusion). Les résultats obtenus ont clairement mis en évidence que, la rétention des asphaltènes procéder bien par dépôt en multicouches (agrégation en surface) et que ce dépôt est limité par le cisaillement. Nous avons déterminé les effets du pourcentage en n-heptane (paramètre b d'interaction asphaltènes/ asphaltènes du modèle PARIS) sur le cisaillement critique (gc), ainsi que de la présence de résines. Pour un type d'asphaltènes donné, le cisaillement critique augmente avec l'augmentation du pourcentage en n-heptane. Pour le même pourcentage, le cisaillement critique est plus élevé en absence q'en présence de résines. Nous avons démontré que le cisaillement critique (gc) est relié au paramètre b. Ces résultats montrent qu'il est possible d'établir les corrélations empiriques nécessaires à la modélisation de l'endommagement des milieux poreux par les bruts asphalténiques. L'ensemble des données expérimentales obtenues valide les lois physiques et les concepts introduits dans le modèle PARIS.

  • Titre traduit

    Asphaltene deposition in pomous media:experimental investigation and numerical modelling


  • Résumé

    The present research work had two main objectices:To get better insight into the mechanisms of asphaltene deposition and asphaltene-induced formation damage. To gather the reliable laboratory data required for the modeling of asphaltenes deposition and plugging. The experiments have been performed using the model system, : toluene/asphaltene/n-heptane. The asphaltene powder has been extracted either from Weyburn crude (n-heptane method) or from Safania crude (n-pentane method). Both coreflood experiments and capillary tests (TBT) were carried out. For coreflood experiments, we used outcrop Fontainebleau sandstone and for the TBT experiments stainless steel capillaries have been used. The experiments aimed et validating the basic laws of asphaltene deposition and plugging implemented in the asphaltene version of our 1-D numerical model (PARIS model: PARticle Injection Simulator). In building up this asphaltene version of the model, we adopted the so-called "colloidal approach". Thus, the asphaltenic crudes are supposed to behave as colloidal systems containing small particle submitted to Brownian motion. These systems may undergoes flocculation upon solvent, pressure or temperature changes. Our experimental results have thoroughly validated the use of this colloidal approach. Indeed, we showed:Firstly that the monolayer deposition takes place according to the well-known scaling law of the diffusion limited deposition regime (DLD): the collection efficiency varies as the Peclet number to the power -2/3. Moreover, our experimental results showed that, in pure toluene, asphaltene deposition is a slow but continuous process. This indicates that, even in their stable state, the asphaltene deposition results in the formation of thick multilayer deposit on the adsorbing surface. [. . . ]

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Informations

  • Détails : 204 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 177-182

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2003;4486
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