Étude du mécanisme d'action d'une famille de copolymères inhibiteurs cinétiques susceptibles de modifier la cristallisation des hydrates de méthane

• Auteur / Autrice : Béatrice Cingotti
• Direction : Michel Cournil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Saint-Etienne, EMSE
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères

Additifs

Pétrole -- Exploitation

Modèles mathématiques

Cristallisation

Hydrates de gaz naturel

Résumé

Les hydrates de gaz sont des composés d'inclusion qui se forment en présence d'eau et de gaz à haute pression et basse température. La formation d'hydrates dans les pipes en production polyphasique conduit rapidement à un bouchage des conduites qui entraîne un arrêt de la production. Depuis quelques années, la recherche appliquée s'est orientée vers la mise au point d'inhibiteurs cinétiques. Ces additifs hydrosolubles sont des inhibiteurs de cristallisation. Ce travail a porté sur l'étude des mécanismes d'action d'une famille de copolymères AA/AMPS susceptibles de modifier la cristallisation de l'hydrate de méthane. Nous avons utilisé un appareillage qui permet d'obtenir des résultats macroscopiques (temps d'induction, vitesse de consommation de gaz) et microscopiques (granulométrie des particules d'hydrate). Nous avons étudié la cristallisation de l'hydrate de méthane sans additif au niveau macroscopique et au niveau microscopique à différentes pressions et vitesses d'agitation. Les influences de la composition des copolymères, de la masse moléculaire moyenne en poids et de la concentration massique en additif ont ensuite été étudiées. Des performances optimales pour un taux molaire de 50% en amps ont été mises en évidence. Par ailleurs, des concentrations minimum en additif ainsi que des masses moléculaires moyennes minimum sont nécessaires pour obtenir un effet cinétique sur les cristaux. Pour interpréter ces résultats, nous avons utilisé une modélisation. Il apparaît que le copolymère bloque la croissance en introduisant une zone morte. Puis, par un modelé fonde sur un bilan de population, nous avons établi une première identification de la source de cristaux sans et avec additifs. Enfin, la dernière partie de ce travail est relative à l'étude d'une formulation modelée à partir de copolymères AA/AMPS. Cette formulation présente une amélioration sensible des performances par rapport au polymère seul.