Détermination directe des éléments traces (Ni, V, Cu, Mo, Sn, Ba, Pb) et de leurs rapports isotopiques dans les huiles brutes par ICP/MS. : Définition de nouveaux traceurs géochimiques et application à l'étude du système pétrolier du bassin de Portiguar (Brésil)

Direct determination of trace elements (Ni, V, Cu, Mo, Sn, Ba, Pb) and their isotopic ratios in crude oils by ICP-MS. Definition of new geochemical tracers and application to the study of the Potiguar Basin petroleum system.

• Auteur / Autrice : Sébastien Dreyfus
• Direction : Olivier Donard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et environnement
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrocarbures

Analyse géochimique

Spectrométrie de masse à plasma induit par haute fréquence

Marqueurs géologiques

Résumé

Ces dernières années, de nombreuses études ont été menées afin de caractériser géochimiquement les roches mères et les bassins pétroliers. Les métaux en traces dans les huiles brutes peuvent servir comme traceurs de source ou de connectivité entre réservoirs, dans l'identification des environnements de dépôt des roches mères, et dans la quantification des niveaux de maturité ou de biodégradation des huiles. L'évolution des concentrations du nickel et du vanadium dans les huiles brutes a été utilisées dans le but de tracer l'origine des huiles. Toutefois, de nouveaux traceurs sont requis pour améliorer notre compréhension de la migration des hydrocarbures, des processus de mélange, de maturité, ou de biodégradation. De nouvelles méthodes sont essentielles pour l'analyse d'autres éléments (ex : Mo, Pb, Cu, Sn, Ba, etc. . . ) présents en trace dans les huiles brutes mais dans des concentrations plus faibles (quelques dizaines de ppb) qui ne peuvent être déterminés à l'aide des techniques utilisées par l'industrie pétrolière (GFAAS, WDXRF, ICPAES). Les informations liées à ces éléments sont pourtant d'une importance majeure pour la caractérisation des bassins pétroliers. Les performances de la spectrométrie de masse à plasma induit (ICP-MS) permettent de détecter des niveaux extrêmement faibles dans une matrice organique. Au cours de cette thèse, des méthodes analytiques permettant la détermination d'éléments en traces métalliques, et des rapports isotopiques du plomb dans des huiles brutes et leurs fractions diluées dans du xylène par ICP/MS ont été développées. Grâce à ces nouveaux outils, de nouveaux traceurs élémentaires et isotopiques ont été identifiées afin de mieux comprendre les différents processus physico-chimiques encore peu connus (maturité, biodégradation, contamination, etc. . . ) intervenant lors de la formation et de la migration de hydrocarbures originaires du système pétrolier du bassin de Potiguar.

In the recent years, intensive studies have been dedicated to the geochemical characterization of source rocks and basins. Traces and ultra trace metals in crude oils may be used as geochemical biomarkers in oil-oil or oil-source rock correlation, identification of source rocks depositional environment and in the quantification of oils thermal maturity and biodegradation levels. Elemental signatures such as Ni and V concentrations evolution in crude oils have already been used in oil-source correlation. However new parameters are needed to improve the general knowledge about migration, maturation, mixing and biodegradation of the oil from an inorganic or bioinorganic angle. Sensitive methods are then required to analyze other elements occurring in the petroleum in very low concentration (ex : Mo, Pb, Cu, Sn, Ba,. . . ) The instrumental limitations of the most common techniques used so far (GFAAS, WDXRF, ICP-AES), have been the main reason for the poor knowledge about inorganic constituents of crude oil? Performances of the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) allow the detection of very low concentrations in an organic matrix. During this PhD, analytical methods were developed analyze directly metal elements, and measure lead isotope ratios in crude oil and its fractions (maltenes-asphaltenes) by ICP-MS after sample dilution in xylene. New elemental and isotopic tracers of oil source, maturation, contamination, or biodegradation have been identified.