RESULTATS EXPERIMENTAUX SUR BRUTS PETROLIERS

Après le développement et la validation du test de moussabilité qui a constitué la première partie de ce travail, la méthodologie développée a été appliquée à différents pétroles saturés avec différents gaz (CO2 et CH4) afin de progresser dans la compréhension des paramètres physico chimiques des bruts contrôlant ces propriétés de moussage. Pour cela un ensemble de bruts pétroliers de différentes compositions et origines ont été testés (comme décrit dans le chapitre 2). La méthodologie a été la suivante : saturation pendant 70 minutes sous différentes pressions de gaz (5, 10 et 15 bar) dans la cellule de vieillissement sous agitation avec la table horizontale (200 rpm), à température ambiante (20±2°C). La caractérisation des paramètres physicochimiques des pétroles testés a été systématiquement réalisée. La mesure de la teneur en eau de chaque pétrole a également été faite, montrant que dans tous les cas, les pétroles étaient déshydratés (teneur en eau inférieure à 0,5% qui est la limite de l’appareil). Les valeurs de masse volumique (avec une incertitude de 0,05 kg/m3) et viscosité (avec une incertitude de 10% de la mesure) à 20°C sont résumées dans le Tableau IV-1. D’autre part, pour certains échantillons de pétroles disponibles en quantités plus importantes (pétroles F, Z1, M2 et D) des analyses supplémentaires ont été réalisées pour obtenir la composition SARA et les indices d’acidité (TAN) de ces bruts. Nous avons également réalisé des mesures d’indice de basicité (TBN) sur les pétroles Z1 et M2. Leur composition est résumée dans le Tableau IV-2.

Donc, si on regarde les Tableaux IV-1 et IV-2 on peut voir que le pétrole F est le pétrole le plus léger avec un contenu très élevé en composés saturés et non asphalténiques. Le pétrole Z1 est un pétrole moyen légèrement asphalténique. Le pétrole Z2 est un échantillon vieilli du pétrole Z1 et contient donc logiquement une teneur en composés légers inférieure (qui a comme conséquence une augmentation de la masse volumique et de la viscosité). D’autre part, le pétrole M est un pétrole lourd plus visqueux que les pétroles F et Z. Comme le pétrole Z, il s’agit d’un brut légèrement asphalténique mais avec un contenu en résines plus important. Il faut noter que ce pétrole est le plus acide de tous les pétroles (la valeur de l’indice TAN est la plus élevée). Il contient également des composés basiques en quantité significative (TBN de l’ordre de 3). Les pétroles M1 et M2 sont deux échantillons du même puits de production prélevés à des temps différents, ce qui montre l’évolution du pétrole produit sur le champ pétrolier (on constate un alourdissement du pétrole M en comparant la viscosité de l’échantillon M2 par rapport à celle de l’échantillon M1). Enfin, le pétrole D est un pétrole lourd très asphalténique et très visqueux.

Comme dans le cas des pétroles F et Z1, nous avons réalisé des essais de moussabilité avec 5 bar de CO2 et un temps de saturation de 70 minutes en utilisant la table d’agitation horizontale. Nous avons ensuite appliqué les normalisations et modélisations des résultats développées précédemment à chaque pétrole. Dans tous les cas, nous vérifions que le modèle logistique est le modèle le plus approprié pour représenter les cinétiques de démoussage et d’évolution du liquide libre. Dans les Figures IV- 1, IV-2 et IV-3 on peut voir l’évolution des volumes de mousse, liquide libre et total pour les pétroles Z2, M1 et M2. Il faut noter dans ces figures que la mesure de la hauteur de l’interface air/mousse s’accompagne de plus d’incertitude que celle de l’interface mousse/liquide. Les cinétiques de cassage des mousses des différents pétroles testés avec 5 bar de gaz CO2 sont représentées Figure IV-4. Une première observation logique est que plus le pétrole est visqueux, plus la mousse générée est stable. Il est possible de distinguer différentes formes de cinétique de cassage. On voit que dans les cas des pétroles les plus légers (comme le F ou le Z1) le cassage est rapide (pente plus élevée). Par contre, dans les cas des pétroles plus lourds (comme le M1 et M2), la forme sigmoïde est nettement plus marquée, montrant un cassage plus lent, en plusieurs étapes. Il faut également remarquer que dans le cas du pétrole Z2, la courbe de cassage est singulière, avec un cassage de la mousse presque linéaire. Les paramètres des modèles de la cinétique de cassage et de l’évolution du liquide libre sont résumés dans les ANNEXES 6 et 7 respectivement.