Détermination de la viscosité des pétroles bruts lourds par relaxation RMN

Heavy oil viscosity determination by NMR relaxation

• Auteur / Autrice : Benjamin Nicot
• Direction : Jacques Leblond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Rmn

Temps de relaxation

Viscosité

Temps de corrélation

Distance inter protons

Espèces paramagnétiques

Asphaltènes

Pétrole brut

Résumé

L’objectif de ce travail est la détermination de la viscosité des pétroles bruts lourds par relaxation RMN. Pour cela, une étude bibliographique permet d'identifier les paramètres clés susceptibles d'intervenir dans les corrélations RMN-viscosité. On étudie tout d'abord sur des systèmes modèles l'effet de la taille moléculaire, de la distance entre les protons et de la présence d'impuretés paramagnétiques sur les corrélations RMN-viscosité. Ensuite, on étudie le problème de la détection de temps de relaxation T2 très courts et de l'existence d'une distribution de temps de corrélation. On propose une méthode qui permet de construire une corrélation RMN-viscosité en tenant compte de ces deux effets. Les corrélations générées par cette méthode sont comparées aux données expérimentales obtenues au laboratoire et à des données de la bibliographie et présentent une nette amélioration de la prédiction de la viscosité des pétroles bruts lourds par rapport aux corrélations de la littérature.

Petroleum exploration and production has a tremendous need of understanding the underground reservoir rock and saturating uids characteristics. NMR relaxation times (T1, T2) measurements is a powerful technique to provide informations such as porosity, permeability, and oil viscosity (in the range 1-10000cP). With increasing energy demand, heavy crude oil (>10000cP) are now produced, using complex Enhanced Oil Recovery (EOR) techniques which require a good estimation of the oil viscosity in the reservoir. In this work, we study in details the reasons why the correlations available in the literature fail to estimate heavy crude oil viscosity. We identify several key parameters in the NMR-viscosity correlation. The e ect of molecular weight is studied on a polymer system. The e ect of inter proton distance is discussed and the presence of paramagnetic species is investigated. Besides, the problem of short relaxation time detection is studied in details and, coupled with a distribution of correlation times, lead to the proposition of a methodology to build NMR-viscosity correlations. These correlations have been tested on experimental data from this work and the literature, and provide better viscosity prediction for heavy oils than the correlations from the literature.