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Thèse Année : 2020

Multi-instrumental data processing and natural gas hydrate crystallization modelling under flow

Traitement de données de multi-instruments et modélisation de la cristallisation des hydrates de gaz naturel dans un écoulement

Résumé

Gas hydrates may cause the blockage of pipelines in deep-sea petroleum exploitation, especially at intermediate and high water cuts. This study is to understand the action of a Low Dosage Hydrate Inhibitor Anti-Agglomerant (LDHI-AA) to limit agglomeration and deposition, and to prevent the formation of plugs in the pipeline. In this work, experiments were conducted using the Archimède flow loop (56 m of length and diameters of 10.2 and 15.7 mm) to study natural gas hydrate formation in Kerdane-salted water (30 g/L of NaCl) dispersions without and with LDHI-AA (0.94 and 1.50 wt.%/water) to monitor the flow conditions and track hydrate particles in time and space. New insights for the mechanisms of hydrate formation and blockage for the conditions tested are presented. They were deduced from three new measurements: a permittivity probe, acoustic emission probes, a high-speed camera. In this sense, a new software was developed to treat and synchronize the data obtained from the total 29 probes and instruments present in the flow loop. Some quantitative models were developed to deduce the continuous phase from permittivity and quantify the apparent instantaneous hydrate fraction in the flow from the density. Furthermore, the acoustic emission enabled to detect the accumulation of hydrates in parts of the flow and the deposition in the pipeline. Further works will enable to quantify these two mechanisms responsible for plugging.
Les hydrates de gaz peuvent provoquer le blocage des pipelines en exploitation pétrolière en eaux profondes, en particulier à fort et intermédiaire water-cut. Cette étude vise à comprendre le comportement des additifs Low Dosage Hydrate Inhibitors Anti-Agglomerant (LDHI-AA) pour éviter l'agglomération et la formation de bouchons dans la conduite. Les expériences de formation d'hydrates de gaz et de transport de la dispersion ont été réalisées dans la boucle Archimède (56 m de longueur et diamètres de 10,2 et 15,7 mm) dans des dispersions de kerdane et d'eau salée (30 g/L de NaCl) sans et avec LDHI-AA (0,94 % et 1,50% poids / eau) de façon à suivre les conditions d'écoulement et les particules d'hydrate dans le temps et dans l'espace. Un modèle de comportement a été développé à partir de trois nouvelles mesures : une sonde de permittivité, des sondes d'émission acoustique, une caméra à grande vitesse. Dans ce sens, un nouveau logiciel a été développé pour traiter et synchroniser les données obtenues à partir des 29 sondes et instruments présents dans la boucle. Deux modèles quantitatifs ont été développés pour déduire la phase continue à partir de la permittivité et quantifier la fraction d'hydrates instantanée apparente dans l'écoulement à partir de la densité. De plus, l'émission acoustique a permis de détecter l'accumulation d'hydrates dans certaines parties de l'écoulement et le dépôt dans la conduite. D'autres travaux permettront de quantifier ces deux mécanismes responsables du blocage de la conduite.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03481287 , version 1 (15-12-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03481287 , version 1

Citer

Vinicius Rodrigues de Almeida. Multi-instrumental data processing and natural gas hydrate crystallization modelling under flow. Chemical and Process Engineering. Université de Lyon, 2020. English. ⟨NNT : 2020LYSEM031⟩. ⟨tel-03481287⟩
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