Hydrodynamique de l'accumulation des dépôts de paraffines dans les conduites pétrolières

par Amine Benallal

Thèse de doctorat en Méthodes numériques

Sous la direction de Jean-François Agassant.

Soutenue en 2008

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Le problème de dépôt de paraffine dans les puits et les conduites de transport pétrolières monopolise des moyens humains et économiques conséquents. Sa prédiction s'avère donc importante pour optimiser sa gestion. Nous proposons une approche nouvelle pour mieux prédire la formation de ce dépôt: le brut paraffinique se comporte comme un matériau viscoplastique dont les paramètres dépendent de la température et de la teneur en cristaux de paraffine. Ainsi le dépôt résulte d'une combinaison subtile entre les effets thermiques, hydrodynamiques, thermodynamiques, la diffusion de la paraffine et la rhéologie du brut. Des essais expérimentaux ont été menés dans une conduite cylindrique sur la boucle Lyre a l' IFP-Lyon. Les résultats obtenus confortent la pertinence de l'approche proposée. Nous avons conçu également un dispositif expérimental "Couette Cylindrique" simple et économe capable de rendre compte des principaux mécanismes de dépôt. Les premiers résultats montrent que ce dispositif est adapté pour reproduire les dépôts de paraffine et peut fournir certains paramètres essentiels à la simulation numérique tel que le coefficient de diffusion. Nous avons développé un modèle numérique prenant en compte les phénomènes physiques mis en évidence expérimentalement : écoulement d'un matériau viscoplastique thermodépendant couplé à la diffusion Fickienne de paraffine. Ce modèle est capable de rendre compte qualitativement de la construction progressive du dépôt en conduite mais les temps de calcul sont très importants. Nous avons adapté ce modèle à la géométrie de Couette développée expérimentalement. Les temps de calcul sont alors beaucoup plus raisonnables et leurs résultats sont en accord avec ceux des premières expériences.

  • Titre traduit

    Hydrodynamic study of wax deposition in pipeline


  • Résumé

    The wax deposit issue in wells and pipelines is very expensive to oil companies. That is why the prediction of this wax deposit is critical to optimize its management. In this thesis, it is proposed that the deposit could result from flow patterns caused by rheological factors. Indeed, thermodynamic properties create the onset of wax crystals, and diffusion mechanisms result in the displacement and accumulation of wax in a particular region. This results in rheological changes that modify the flow pattern and create an unyielded region near the wall, namely a wax deposit. To highlight this process, experimental tests of wax deposition were performed on the Lyre loop at IFP-Lyon. Results show some insights that confirm our approach. A more simple and efficient experimental facility "Cylindrical Couette" was designed. This tool is able to reproduce the main deposit mechanisms and can supply some critical parameters as diffusion coefficient. In parallel we develop a numerical model accounting for the main physical phenomena which have been observed experimentally: viscoplastic temperature dependent material coupled with a Fick diffusion equation for wax. This model captures qualitatively the progressive built up of a wax deposit in a pipeline but the computation time is very important. We adapt this numerical model to the simplified Couette geometry which has been experimentally developed. The computation time is more reasonable and the results are in agreement with the preliminary experimental results.

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  • Détails : 1 vol. ( 184 p.)
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