Thèse
Auteur :
Kharrat Mamdouh

Date de soutenance :
26 octobre 2004

Directeur(s) de thèse :
FÜrst Walter



École :

MINES ParisTech
Intitulé de la thèse : Etude des conditions de formation et de stabilité des hydrates de gaz dans les fluides de forage


Résumé : Les fluides employés lors du forage pétrolier pour la lubrification de l'outil de forage, l'évacuation des déblais et le

maintien de la pression hydrostatique dans le puits sont composés de solides en suspension dans une huile minérale,

qui contiennent également une solution aqueuse en émulsion. La formation d'hydrates de gaz dans ces fluides, rendue

possible par les conditions de pression et de température du forage offshore, est suspectée d'être à l'origine de

plusieurs accidents sérieux. L'objet de cette thèse est l'étude des conditions de formation et de stabilité des hydrates de

gaz dans les fluides à base d'émulsion eau "“ dans "“ huile.



La technique d'analyse calorimétrique différentielle a été retenue en raison de sa compatibilité avec les

systèmes les plus complexes. La validité des mesures de températures de dissociation des hydrates de méthane dans les

solutions de chlorure de sodium et de chlorure de calcium a été vérifiée pour des pressions comprises entre 4 et 12

MPa. L'application aux émulsions eau "“ dans "“ huile, représentant un modèle simplifié des fluides de forage, a permis

de vérifier que l'état dispersé de la phase aqueuse n'influence pas de façon mesurable la thermodynamique des

hydrates de méthane. Il accroît en revanche fortement la cinétique de formation et les quantités d'hydrate formé.

L'application aux fluides réels confirme les résultats obtenus en émulsion. Les informations obtenues permettent de

proposer un modèle phénoménologique du processus de formation des hydrates de gaz en émulsion.



La modélisation a permis le calcul des limites de stabilité des hydrates de méthane en présence de divers

inhibiteurs, à des pressions allant jusqu'à 70 MPa. Les diagrammes de phases isobares hydrate "“ sel, permettant de

prédire l'efficacité de l'inhibition en fonction de la température et de la concentration, ont été établis pour le chlorure

de sodium et le chlorure de calcium, pour des pressions allant de 0,25 à 70 MPa.





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