Migrations sélectives des hydrocarbures dans les fluides pétrolièrs par diffusion thermogravitationnelle en milieu poreux : conséquences possibles sur la stratification des espèces dans les réservoirs naturels

par Mohamed el- Maataoui

Thèse de doctorat en Thermodiffusion et géochimie organique

Sous la direction de Pierre Costesèque.

Soutenue en 1995

à Toulouse 3 .

mots clés

• Hydrocarbures
• Thermogravimétrie
• Alcanes
• Gisements pétrolifères
• Mer du Nord

Résumé

Cette etude, a finalite geochimique, a pour but de contribuer a une connaissance plus complete des phenomenes aboutissant a la stratification des fluides petroliers dans les roches reservoirs. Il est apparu, a la suite de recherches recentes, que les phenomenes de thermodiffusion devraient etre pris en compte dans l'evolution des concentrations d'hydrocarbures dans les roches magasins. La premiere partie consiste en des rappels sur la formation des gisements de petrole et sur les acquis theoriques indispensables a la comprehension des phenomenes de thermodiffusion. La deuxieme partie est consacree aux etudes experimentales sur la diffusion thermogravitationnelle en milieu poreux, effectuees sur des huiles naturelles provenant de la mer du nord. Sous l'action thermogravitationnelle, ces huiles subissent une modification importante de composition par migration selective des especes hydrocarbonees. L'intensite des segregations produites, mesuree par le rapport des concentrations entre les deux niveaux extremes du garnissage poreux, depend essentiellement de la masse moleculaire et de la configuration structurale des especes. La migration differentielle par thermodiffusion se produit aussi non seulement entre differentes familles structurales, mais egalement au sein de celles-ci ainsi qu'entre isomeres. On montre que les differentes familles ont une mobilite thermodiffusionnelle se classant dans un ordre bien defini. Les migrations differentielles entre structures isomeres apparaissent tres sensibles a la position des radicaux methyl ou ethyl sur la chaine lineaire ou le noyau cyclique. Des correlations entre, d'une part, les facteurs de concentration (et donc les coefficients de thermodiffusion) et d'autre part certaines caracteristiques physico-chimiques des differents isomeres ont pu etre mises en evidence. Des segregations du meme type, mais plus intenses, entre hydrocarbures et entre isomeres, sont observees lorsque la phase huileuse est superposee a une phase aqueuse saumatre. A la suite des resultats obtenus dans ce travail, il est possible de dire, qualitativement, que le developpement de la diffusion thermogravitationnelle au sein d'huiles piegees peut provoquer une stratification progressive des especes dont les grandes tendances ont ete caracterisees. Cette repartition est qualitativement comparable a celles de nombreuses accumulations petroliferes post-migration

Titre traduit

Selective migrations of hydrocarbon species induced by thermogravitational diffusion in natural oils. Possible consequences on the stratification of species in the natural reservoirs

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