Développement d’une méthodologie pour la détermination et l’analyse de paraffines sous pression

par Virginia Elizabeth Valbuena Silva

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jérôme Pauly.


  • Résumé

    La cristallisation de la cire dans les huiles pétrolières est un processus qui se produit à la suite de changements dans les conditions de pression et de température dans lesquelles ils sont sur le gisement, et qui diminuent progressivement le long de ses processus de production, transport et de stockage. Sa précipitation et son dépôt sur les surfaces intérieures des pipelines nécessitent la mise en œuvre des techniques de guérison ou d'amélioration des propriétés des fluides, afin de réduire les pertes causées par leur accumulation, qui dans certains cas pourrait complètement paralyser le production d'une plante. L'étude du processus de précipitation des paraffines est basée sur la détermination des conditions de pression et de température dans lesquelles il se produit, et la caractérisation des phases coexistent en équilibre. Parmi les principales limites de ce processus, nous trouvons de la disponibilité et de la conception des appareils expérimentaux qui permettent la détection des températures de fusion finissantes et la séparation de phases sous pression, et le développement des méthodes chromatographiques pour l'identification et la quantification des paraffines lourdes. Le développement de modèles thermodynamiques qui décrivent le processus de précipitation des paraffines sont l'un des principaux outils pour l'anticipation et la prévention des processus de cristallisation des cires. Son efficacité dans l'estimation des conditions dans lesquelles les cristaux commencent à apparaître, ainsi que la quantité totale de solides qui pourrait être formée, dépendent de la conception des techniques expérimentales qui reproduisent les conditions réelles d'opération, et de recueillir des informations fiables du comportement de phase dans des mélanges des hydrocarbures. Dans ce travail de recherche s'est développé une méthodologie complète pour la détection et filtration des cristaux dans une gamme s'étendant à partir des conditions normales jusqu'à 800 bars et une méthode chromatographique d’haute température qui ont permis d'effectuer une évaluation du comportement de phase en fonction de la composition, la pression et la température, ainsi que l'identification et la quantification des paraffines. Le comportement de phase des mélanges de paraffines étudiés indiquent que les variations de pression et de température ont une grande influence sur la cristallisation des cires: les processus de compression isotherme refroidissement isobare diminuent la solubilité des cires et entraîner non seulement dans une augmentation de la quantité de solides précipités, mais dans une variante de sa nature. De plus, l'augmentation de la pression du système provoque une augmentation linéaire des températures de changement de phase des mélanges étudiés. Pour sa part, les différences de composition des mélanges étudiés ont généré des différences significatives dans leur température de changement de phase, mais pas dans la quantité de matières solides cristallisées. En général, des mélanges enrichis en paraffines lourdes ont produit une augmentation de leur WAT. Les résultats obtenus ont montré que l'effet prédominant sur le processus de cristallisation des cires correspond à la diminution de la température du système, ce qui conduit à la formation de quantités importantes de déchets solides. De plus, elles sont consistant avec le comportement de phase des mélanges de cires synthétiques, ce qui permet de conclure que la méthode expérimentale développé, constitué par le couplage de la technique de détection et de séparation de phase avec chromatographie en phase gazeuse à haute température, représente outil précis et fiable pour l'étude des processus de précipitation de la paraffine dans des conditions réelles d'opération, et qui a surmonté les limites expérimentales typiques de ces analyses.

  • Titre traduit

    Development of a methodology for high pressure paraffins determination and analysis


  • Résumé

    The wax crystallization in oil fluids is a process that occurs as a result of changes in pressure and temperature conditions found in the site, and gradually decreasing along the production process, transport and storage thereof. Precipitation and deposition on the inner surfaces of pipelines require the implementation of healing techniques or to improve the properties of fluids, in order to reduce losses caused by their accumulation, which in some cases could come to a complete standstill production plant. The study of paraffin precipitation process is based on determining the pressure and temperature conditions in which it occurs, and the characterization of the phases coexist in equilibrium. The main constraints of this process, we found the availability and experimental design devices that allow detection of the onset temperatures of crystals and phase separation at high pressure and the development of chromatographic methods for the identification and quantification of paraffins high molecular weight. The development of thermodynamic models describing the precipitation of paraffins is one of the main tools for anticipating and preventing wax crystallization process. Its effectiveness in estimating the conditions that will start appearing crystals and the total amount of solid that could be formed, depends on the design of experimental techniques to reproduce the real operating conditions, and gather reliable information of phase behavior in mixtures hydrocarbon. In the present investigation a complete methodology for detecting and filtering crystals in a range extending to 800 bar normal conditions and a high temperature chromatographic method that allowed to carry out the assessment phase behavior developed in Depending on the composition, pressure and temperature as well as the identification and quantification of heavy paraffins. Phase behavior of mixtures of paraffins studied indicates that changes in pressure and temperature have a great influence on the crystallization of waxes: isothermal compression processes isobaric cooling and decrease the solubility of the wax and result not only in an increase in the amount of precipitated solids but in a variation of the nature thereof. Additionally, increasing the system pressure generated an increase in temperature of the phase change mixtures studied. For its part, the differences in composition of the mixtures studied generated significant differences in their phase change temperature but not in the amount of solid crystallized. In general, enriching the mixture to heavy paraffins produced an increase in their respective WAT. The results obtained showed that the predominant effect in the wax crystallization process corresponds to the temperature decrease of systems, leading to the formation of large quantities of solid waste. Also, these are consistent with the phase behavior of mixtures of synthetic waxes, which allows to conclude that the experimental methodology developed, consisting of the coupling and detection techniques phase separation gas chromatography with high temperature, represents accurate and reliable tool for the study of paraffin precipitation process in real operating conditions, and who overcame the typical experimental limitations of these analyzes.


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