Brevet FR2260799A1 — publié le 19750905

La présente invention concerne une méthode pour évaluer rapidement, à partir d1un petit échantillon de sédiment géologique, la quantité d'hydrocarbures dont la formule chimique comporte un nombre d'atomes de carbone inférieur a 15, contenus dans ce sédiment. Cet échantillon pourra & re composé de prélèvements effectués en surface ou dans un puits de forage (carottes, déblais de forage, etc,.,). tes méthodes utilisées jusqu à présent pour l'analyse quantitative précise des hydrocarbures extractibles, d'un nombre de carbone inférieur å 15, contenus dans des sédiments géologiques, et dénommés dans ce qui suit par l'ex- pression '1hydrocarbures inférieurs à C 15", nécessitent ltextraction de ces hydrocarbures par un solvant à bas point d'ébullition (forane Il, par exemple) suivie d'une évaporation contrôlée de ce solvant, d'une injection et d'une analyse des hycrocarbures ainsi récupérés, dais une colonne chromatographique.Ces méthodes donnent de bons résultats mais pressentent l'inconvénient d'entre assez longues à mettre en oeuvre en requérant une expérimentation qui dure générale- ment entre une et plusieurs heures. L'objet essentiel de la présente invention est donc de proposer une méthode et un appareillage pour sa mise en oeuvre, permettant d'éliminer ou tout au moins de réduire les inconvénients des méthodes antérieurement connues. Plus précisément, la présente invention permet de déterminer avec une grande précision, et en quelques minutes, la quantité totale d'hydrocarbures in- férieurs à C 15 contenus dans des sédiments géologiques, en effectuant des mesures sur des échantillons de sédiments dont le poids ne dépasse pas quelques mil ligrammer, les mesures étant effectuées sans autre traitement préalable qu'un simple broyagt de l'échantillon. L'invention pourra etre bien comprise et d'autres avantages apparat tront à la lecture de la description d'un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés ou - la figure I représente, schématiquement, un appareillage adapté à mettre en oeuvre la méthode selon l'invention, - la figure 2 illustre, à plus grande échelle, le dispositif permettant le dé placement de la nacelle dans le corps de l'appareilS - la figure 3 montre, schématiquement, une variante du mode de réalisation il- lustré par la figure 1, et - la figure 4 représent;e, schématiquement, le signal délivré par le détecteur d'hydrocarbures. L'appareillage adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention est illustré schématiquement par la figure 1. I1 comporte un corps tubulaire 1 dont une partie au moins est soit auto-chauffante, par exemple par le passage d'un courant électrique dans la paroi du corps tubulaire 1, soit susceptible d'être chauffée par un organe chauffant 7 entourant le corps tubulaire 1. Cet organe pourra être de tout type connu et comporter un bobinage parcouru par un courant électrique continu ou alternatif, etc... Dans tous les cas, les moyens de chauffage sont adaptés à maintenir à une température constante prédéterminée la partie du corps 1 qui doit être chauffée. Dans le corps 1 est placé un tube 2. Une cartouche ou nacelle creuse 3, destinée à recevoir l'échantillon de sédiment, est fixée à l'extrémité du tube 2 qui pénètre dans le corps 1. L'autre extrémité du tube 2 est reliée par une canalisation souple 4 à une source délivrant, sous pression, un gaz neutre tel que argon, hélium, azote, etc... Un joint conique 5, par exemple en téflonS et un obturateur, tel qu'un bouchon fileté 6 coopérant avec un filetage réalisé sur le corps 1, d'une part permettent l'introduction du tube 2 par une extrémité du corps tubulaire 1 ainsi que son coulissement dans le corps 1 et, d'autre part, assurent l'étanchéité du corps tubulaire 1. Le- tube 2 peut être déplacé entre la position représentée en traits continus et la position représentée en -traits- interrompus pour laquelle la nacelle 3 est maintenue dans la partie chauffée du corps 1. Le coulissement du tube 2 pourra etre obtenu manuellement ou par tout dispositif connu, tel qu'un système utilisant l'énergie hydraulique ou pneumatique d'un fluide exerçant son action sur la face d'un piston solidaire du tube 2, ou encore une roue dentée motrice 18 coopérant avec une crémaillère 19 fixée au tube 2, comme le montre la figure 2. La partie chauffée du corps 1 est reliée à un dispositif de détection des hydrocarbures 9 par un conduit capillaire 8, chauffant ou susceptible d'être chauffé à la meme température que le corps 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le chauffage du tube capillaire 8 est assuré par l'organe chauffant 7. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en assurant le chauffage du tube capillaire 8 par des moyens distincts de l'organe 7. le dispositif de détection 9, qui peut être de tout type connu, sera, par exemple, un dispositif du type à flamme ionisante d'utilisation courante pour effectuer des analyses par chromatographie en phase gazeuse. Ce dispositif de détection 9 est adapté à délivrer, en fonction du temps, un signal représentatif de la quantité des hydrocarbures détectés. Le signal produit par le détecteur 9 est transmis, par un conducteur 13, à un dispositif intégrateur 10 qui délivre un signal résultant représentatif de la quantité totale des hydrocarbures inférieurs à C 15 extraits de l'échan- tillon de sédiment-analysé. Eventuellement le signal résultant délivré par l'intégrateur 10 est transmis à un appareil de visualisation ou d'enregistrement 14. De plus, l'intégrateur 10 pourra comporter un circuit correcteur 15 recevant sur une borne d'entrée 16 un signal proportionnel au poids de l'échantillon(ou au taux de carbone organique de celui-cD placé dans la nacelle 3, ce circuit modifiant le signal résultant délivré par l'intégrateur 10 pour que la valeur de ce signal résultant soit représentative de la valeur moyenne par unité de poids de roche(ou de carbone organique)de la quantité d'hydrocarbures inférieurs à C 15 contenus dans les sédiments géologiques. Dans le cas illustré par la figure 3, le corps tubulaire 1 a été monté à la place d'un injecteur de chromatographe et pénètre par l'orifice 11 dans le four 12 du chromatographe. Le tube capillaire 8 est alors raccordé de façon classique au détecteur d'hydrocarbures 17 du chromatographe. Le fonctionnement du dispositif est indiqué ci-dessous. L'échantillon de sédiment sur lequel doit être effectué la mesure est déposé dans la nacelle 3 après avoir été finement broyé s'il y a lieu. Puis le tube-2 est introduit dans le corps 1, dans la position représentée en traits continus sur la figure 1. Le joint 5 et le bouchon 6 sont mis en place pour assurer l'étanchéité du corps 1. Simultanément, l'organe chauffant 7 est alimenté en énergie, de sorte que la partie chauffée du corps 1 et le tube capillaire soient à une température 9 prédéterminée qui est maintenue constante pendant toute la durée de I'expérimenta- tion. Par l'intermédiaire de la conduite souple 4 et du tube 2, on introduit dans le corps 1 un gaz neutre dont le débit est adapté au fonctionnement du type de détecteur 9, ce gaz traversant également la nacelle contenant l'échantillon. A l'instant to la nacelle est introduite dans la partie chauffée du corps 1. Sous l'action de la température, les hydrocarbures inférieurs à C 15, contenus dans I'échantillon, se vaporisent, sont entrainés par le gaz vecteur et pénètrent dans le détecteur 9 qui délivre un signal représentatif, en fonction du temps, de la quantité q des hydrocarbures inférieurs à C 15 extraits de l'échantillon. Ce signal est représenté schématiquement sur la figure 4. La mesure est interrompue à l'instant tl = to + L t La valeur de 4 t est déterminée en fonction de la valeur de la température maintenue constante dans le corps 1, comme il sera indiqué ultérieurement. Le signal délivré par le détecteur 9 est alors traité par l'intdgra- teur lo qui délivre un signal résultant représentatif de la quantit totale des hydrocarbures inférieurs à C 15 contenus dans l'échantillon. Dans le cas où le circuit correcteur 15 est utilisé, on applique en 16 un signal représentatif du poids de l'échantillon (ou du taux de carbone organique de celui-ci) pour modifier la valeur du signal résultant délivré par l'intégrateur 10, de telle sorte que la valeur du signal résultant soit représentative de la quantité moyenne, par unité de poids de la roche (ou du carbone organique), d'hydrocarbures inférieurs à C 15 contenus dans les sédiments géologiques dans lesquels a été prélevé l'échantillon. Pour obtenir la volatilisation de la quasi-totalité des hydrocarbures inférieurs à C 15 contenus dans l'échantillon, et seulement de ces hydrocarbures, on a trouvé que la température e dans la partie chauffée du corps 1 devait être maintenue constante et à une valeur comprise entre 2000C et 2800C, de préférence entre 2200C et 2500C, pendant une durée ss t telle que 3 A t > - e + 280 étant, exprimée en minutes, la durée pendant laquelle est effectuée la mesure, e étant la valeur de la température maintenue constante dans la partie chauffée du corps 1, cette température étant mesurée en degrés Celsius. Ainsi, pour une température de e = 2200C, la mesure sera effectuée pendant une durée au moins égale à 20 minutes et pour une température e = 2509C la durée minimale de la mesure ne sera plus que de 10 minutes. L'étalonnage des indications fournies par 11 appareil pourra être réalise à l'aide d'un écahntillon de caractéristiques connues, tel qu'un mélange de N-paraffines en quantité connues, ou un échantillon de sédiment parfaitement homogène et dont la quantité d'hydrocarbures inférieurs à C 15 qu'il contient a été déterminée préalablement avec précision. REVENDICATIONS t 1. - Méthode pour évaluer rapidement, à partir d'un petit échantillon de sédiment géologique, la quantité d'hydrocarbures d'un nombre de carbone inférieur à quinze, contenus dans ce sédiment, caractérisée en ce que a) on introduit l'échantillon de sédiment dans une enceinte et on règle le chauffage de l'enceinte pour provoquer, exclusivement, 1'évaporation des hydrocarbures dont le nombre de carbone est inférieur à quinze, b) on mesure la quantité de ces hydrocarbures extraits de lléchantillon pendant un intervalle de temps déterminé correspondant à l'évaporation de la quasi totalité de ces hydrocarbures, et c) on produit un signal résultant, fonction de la valeur mesurée de cette quan tité d'hydrocarbures. 2. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on maintient la température dans ladite enceinte chauffée à une valeur sensiblement constante pendant toute la durée de la mesure. 3. - Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite valeur de température est comprise entre 2O00C et 2800 C. 4. - Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite valeur de température est comprise entre 2200C et 2500 C. 5. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valeur dudit intervalle de temps de mesure est déterminée en fonction de la valeur de la tem pérature dans ladite enceinte. 6. - Méthode selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que la valeur dudit intervalle de mesure a une valeur satisfaisant à la relation 3 ss t > - e + 280 dans laquelle ss t représente la valeur de l'intervalle de mesure, exprimée en minutes, et e la température à l'intérieur de l'enceinte chauffée, mesurée en degrés Celsius. 7. - Appareillage pour évaluer rapidement, à partir d'un petit échantillon de sédiment géologique, la quantité d'hydrocarbures d'un nombre de carbone inférieur à 15, contenus dans ce sédiment, caractérisé en ce qu'il comporte a) une enceinte étanche, b) des moyens de chauffage d'une partie au moins de ladite enceinte, c) un élément-support de l'échantillon pouvant être introduit dans la partie chauffée de ladite enceinte, d) un organe mesurant, pendant un intervalle de temps déterminé, la quantité dthydrocarbures libérés par ledit-échantillon dans ladite enceinte, e) un tube capillaire reliant la partie chauffée de ladite enceinte audit or gane de mesure, f) une canalisation reliant ladite enceinte å une source de gaz inerte sons pression, ce gaz entratnant les hydrocarbures contenus dans ladite enceinte vers ledit organe de mesure et à travers ledit tube capillaire 8. - Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage sont adaptés à maintenir, dans ladite part-ie chauffée de l'enceinte, une température prédéterminée sensiblement constante. 9. - Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite température a une valeur comprise entre 2000C et 2800 C 10. - Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite température a une valeur comprise entre 2200C et 2500 C. 11. - Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de mesure est constitué par un détecteur d'hydrocarbures délivrant, en fonction du temps, un premier signal représentatif de la quantité instantanée d'hydrocarbures extraits dudit échantillon et un circuit intégrateur recevant sur une borne d'entrée ledit premier signal et délivrant un signal résultant, fonction de l'intégrale dudit premier signal pendant ledit intervalle de temps déterminé. 12. - Appareillage selon les revendications 9 et 11, caractérisé en ce que ledit circuit intégrateur integre ledit premier signal sur un intervalle de temps satisfaisant à la relation 3 t t } - e + 280 dans laquelle ss t représente la valeur de l'intervalle de temps, mesurée en minutes, et e la température dans ladite partie chauffée de l'enceinte. 13. - Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément support de ltéchantillon est fixé 9 une extrémité d'un tube coulissant à 1'inté- rieur de ladite enceinte, l'autre extrémité dudit tube étant en communication avec ladite canalisation.