Etude de la stabilité des asphaltenes dans le brut Algérien en cours de récupération primaire et assisté

Abstract

Light oil is considered the first source of energy in the world and plays a key role in the economy of many countries. Many problems arise during oil recovery processes. Asphaltenes are among one of these problems. Asphaltenes are defined as the heavy and polar fraction in crude oil or bitumen which is insoluble in n-alkanes (e.g. n-heptane C7) and soluble in toluene. It can be precipitated in many levels; near-wellbore region, wellhead, separators, tubing and safety valves. This precipitation not only occurs in the heavy oil that contains high quantities of asphaltenes but also happens in the light oil which contains a few amount of this material. For example, the oil of Hassi Messaoud which is located in Algeria is low in asphaltenes content, however asphaltenes deposition was recorded during the production. It is crucial to mention that the deposition of asphaltenes does not depend on its concentration in the oil, meanwhile it highly relies on the stability of asphaltenes. In this study, asphaltene sample was extracted form Hassi Messoud Oil felid using the ASTM D standard method. The extracted asphaltenes were characterized using Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray Diffraction (XRD) and Elemental Analysis. Iron oxide nanoparticles (γ-Fe2O3) were chosen as a candidate for enhancing asphaltenes stability. Hence, before studying the stability of asphaltenes in the oil matrix in the presence of nanoparticle, understanding the interaction between nanoparticles and the asphaltenes were considered first. Here we used the batch adsorption mode in toluene-based solution for understanding the adsorption of asphaltenes into in house prepared iron oxide nanoparticles. Preliminary results showed that the iron oxide nanoparticles have a high affinity for asphaltenes and the adsorption equilibrium was achieved in 15 min. The Solid Liquid Equilibrium (SLE) isotherm model was used to correlate the adsorption experimental data. An excellent agreement was reached between the SLE model and the experimental data.

Le pétrole léger est considéré comme la première source d'énergie dans le monde et joue un rôle clé dans l'économie de nombreux pays. De nombreux problèmes surviennent lors des processus de récupération du pétrole. Les asphaltenes font partie de ces problèmes. Les asphaltenes sont définis comme la fraction lourde et polaire dans le pétrole brut ou le bitume qui est insoluble dans les n- alcanes (par exemple le n-heptane C7) et soluble dans le toluène. Il peut être précipité à plusieurs niveaux ; région du puits de forage, tête de puits, séparateurs, les pipes de transport et les vannes de sécurité. Cette précipitation se produit non seulement dans l'huile lourde qui contient des grandes quantités d'asphaltenes mais aussi dans l'huile légère qui contient une petite quantité de ce matériau. Par exemple, l'huile de Hassi Messaoud qui est située en Algérie est pauvre en asphaltenes, mais les dépôts d'asphaltenes ont été enregistrés pendant la production. Il est important de mentionner que le dépôt d'asphaltenes ne dépend pas de sa concentration dans l'huile, alors qu'il dépend fortement de la stabilité des asphaltenes. Dans cette étude, l'échantillon d'asphaltene a été extrait du champ pétrolifère Hassi Messaoud en utilisant la méthode standard ASTM. Les asphaltenes extraits ont été caractérisés en utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), l'analyse thermogravimétrique (TGA), la diffraction des rayons X (XRD) et l'analyse élémentaire. Des nanoparticules d'oxyde de fer (γ-Fe2O3) ont été choisies pour améliorer la stabilité des asphaltenes. Ainsi, avant d'étudier la stabilité des asphaltenes dans la matrice pétrolière en présence de nanoparticules, la compréhension de l'interaction entre les nanoparticules et les asphaltenes a été considérée en premier lieu. Ici, nous avons utilisé le mode d'adsorption par lots dans une solution à base de toluène pour comprendre l'adsorption des asphaltenes dans des nanoparticules d'oxyde de fer préparés. Les résultats préliminaires ont montré que les nanoparticules d'oxyde de fer ont une grande affinité pour les asphaltenes et que l'équilibre d'adsorption a été atteint en 15 min. Le modèle isotherme Solid Liquid Equilibrium (SLE) a été utilisé pour corréler les données expérimentales d'adsorption. UN excellent accord a été obtenu entre le modèle SLE et les données expérimentales.