Etude de la réactivité des hydrocarbures pétroliers…

Etude de la réactivité des hydrocarbures pétroliers en contexte d’injection de mélange de gaz (CO2/O2) dans des conditions de réservoirs pétroliers : modélisation et expérimentation.

Claire PACINI, Pierre FAURE, Jacques PIRONON, Valérie BURKLE-VITZTHUM

– UMR CNRS 7566 G2R, Université de Lorraine – BP 239 – 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex
– UPR 3449 LRGP, CNRS – ENSIC – 1, rue Grandville – BP 20451 – 54001 Nancy Cedex.

Résumé :
Il est aujourd’hui admis que la combustion de la matière organique fossile est en partie responsable de l’augmentation de la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone. De plus, il est considéré que cette augmentation contribue au réchauffement climatique global de la Terre. L’injection de CO2 industriel dans les réservoirs pétroliers déplétés est une solution prometteuse pour réduire les effets de ce gaz à effet de serre. Mais le CO2 n’est pas le seul composant des fumées de combustion. Même si les processus d’oxy-combustion (sous oxygène), permettent d’atteindre de meilleurs rendements et de limiter la production de gaz annexes (notamment les gaz azotés), par rapport aux combustions classiques (sous air), les teneurs résiduelles en oxygène sont importantes et peuvent atteindre entre 3 et 10 % L’oxygène présent dans ces fumées destinées au stockage, peut alors entraîner l’oxydation des hydrocarbures du réservoir. Il est donc essentiel de mieux appréhender les conséquences d’une injection de CO2, en présence d’oxygène, sur les hydrocarbures. Pour cela des travaux de modélisation et d’expérimentation sont effectués afin de déterminer sur le long terme le comportement de telles injections. Les réactions d’oxydation sont étudiées sur deux composés modèles, le Méthane et le n-Octane, mais également sur un pétrole. L’utilisation de composés modèles a pour but de faciliter l’identification des produits de réactions d’oxydation par rapport à l’étude d’un mélange complexe qu’est l’huile. Les expériences en autoclave sont au préalable modélisées à l’aide de la bibliothèque de logiciel CHEMKIN II (Kee et al. 1993). Les conditions expérimentales sont choisies comme extrêmes (fort pourcentage d’oxygène, haute température) dans le but d’accélérer les réactions d’oxydation. Les premiers résultats sur les composés modèles montrent des oxydations modérées avec une cinétique dépendante de la température : une oxydation lente à 150 °C, et beaucoup plus rapide à 200 °C. De plus, l’oxydation est également dépendante du poids moléculaire du composé oxydé : plus le composé possède un poids moléculaire élevé, plus l’oxydation est rapide. Dans un second temps, l’expérimentation en réacteur haute pression avec injection de CO2 et d’O2, nous permettra d’optimiser tous les paramètres de la modélisation et de la valider. Par ailleurs, une extrapolation pourra être réalisée afin d’étudier le comportement d’une huile. Enfin il sera nécessaire d’aborder l’influence de la porosité (rapport surface/volume) ainsi que le rôle des phases minérales réactives, mais également l’influence de l’eau sur l’oxydation des hydrocarbures dans ces mêmes conditions : haute pression – basse température. Tous ces résultats permettront de mieux prédire la stabilité à long terme d’un réservoir pétrolier en contexte de stockage et d’injection de mélange de gaz (CO2/O2).

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