Etude du mécanisme d'action d'un inhibiteur cinétique sur la cristallisation de l'hydrate de méthane

• Main Author: Pic, Jean-Stéphane
• Language: FRE
• Published: Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne 2000
• Subjects: [SPI:GPROC] Engineering Sciences/Chemical and Process Engineering; hydrates de gaz; inhibiteur; cristallisation; turbidimétrie; polyvinylpyrrolidone; PVP; germination
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820320; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/82/03/20/PDF/20000114-Pic-JS.pdf

L'exploitation de gisements pétroliers off shore doit souvent faire face à des problèmes de colmatage de conduites, notamment dus à la cristallisation d'hydrates de gaz. Actuellement, les opérateurs ont recours à des additifs antigels, dont l'efficacité est limitée par des conditions d'exploitation et des normes anti-pollution de plus en plus sévères. Aussi les recherches s'orientent-elles vers une nouvelle classe d'inhibiteurs dits à faible dose. Afin de comprendre l'influence de tels additifs, nous avons réalisé un réacteur haute pression muni d'un dispositif d'injection de liquide et d'un capteur turbidimétrique <i>in situ</i>. L'accès à la granulométrie de la suspension aux premiers stades de la cristallisation et à la consommation de gaz permet de caractériser la cinétique de formation de l'hydrate de méthane. Nous avons développé un protocole opératoire original qui autorise une maîtrise accrue de la germination des cristaux, grâce à un ensemencement initial de la solution. Le temps de latence devient alors un paramètre représentatif de l'efficacité des inhibiteurs. Nous avons alors évalué l'influence des conditions de pression et d'agitation sur l'évolution de la population de cristaux en l'absence d'additif. Puis nous avons déterminé l'effet inhibiteur d'un additif cinétique modèle, la polyvinylpyrrolidone (PVP). Mis en solution avant la cristallisation, il allonge la période de latence, diminue la vitesse de consommation du gaz et ralentit la création de nouvelles particules durant plusieurs heures. Par contre, lorsque ce polymère est injecté dans le milieu en cours de formation, il n'affecte plus la cinétique de la réaction. Nous donnons enfin les bases d'un modèle relevant des processus élémentaires de cristallisation : germination, croissance et agglomération des particules. Confrontée aux données expérimentales, une étude paramétrique nous a permis d'émettre des hypothèses quant à l'effet des inhibiteurs cinétiques sur la formation des hydrates de gaz.