Brevet FR2602054A1 — publié le 19880129

Procédé d'évaluation de la masse molaire moyenne d'un liquide pétrolier La présente invention se rapporte à un procédé d'évaluation de la masse molaire moyenne d'un liquide pétrolier, dans lequel on mesure la densité ou la masse spécifique d'un échantillon du liquide et on calcule la masse molaire à partir du résultat de cette mesure en utilisant une relation empirique, déterminée expérimentalement sur une grande variété de liquides pétroliers de différentes origines, entre la densité et la masse molaire. La masse molaire moyenne des liquides pétroliers (ou huiles) est habituellement mesurée au laboratoire par cryoscopie, chromatographie en phase liquide ou osmométrie. Ces méthodes demandent toutes trois des opérations longues et délicates; de plus, elles fournissent des résultats de mesure qui sont loin d'être exactement reproductibles (il n'est pas rare d'observer des écarts, d'une mesure à 1 'autre sur un même échantillon d'huile, pouvant atteindre 15 à 18 %). Sur le terrain, la mesure est géné:: alement effectuée par exploitation de la corrélation qui existe trie la masse molaire moyenne et la densité de l'huile. La meilleure corrélation connue à ce jour est celle qui a été définie par D. Katz et A. Firoozabady (SPE paper 6721, 52nd Annual Fall Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers, Colorado, USA, Octobre 1977 : "Predicting Phase Behaviour of Condensate Crudeoil Systems using Methane Interaction Coefficients"). Toutefois, les résultats, s'ils sont obtenus rapidement, manquent passablement de précision. L'invention a pour but de perfectionner le procédé indiqué au début de façon qu'il permette une détermination rapide et précise de la masse molaire moyenne de liquides pétroliers, tout en restant simple à mettre en oeuvre, tant au laboratoire que sur le terrain. Ce but est atteint en effectuant, en plus de la mesure de densité, une mesure de l'indice de réfraction RI de l'échantillon d'huile et en remplaçant, dans le calcul précité, la densité réelle SG de l'échantillon par une densité apparente SGA définie, à partir des valeurs mesurées de la densité réelle et de l'indice de réfraction (après correction de température), par une fonction définie expérimentalement SGA = f (SG, RI) qui peut être représentée par la formule empirique - 97,1Z76.(RI)3 + 416,82836.(R1)2 - 5S4,437.RI + 282,34182 + SG (1) SGA = (1) 2 ou par toute autre formule empirique équivalente. La correction de température précitée consiste dans la conversion des valeurs mesurées de densité et d'indice en les valeurs correspondant à une même température de référence (par exemple 20 C). Ainsi, confonmément au nouveau procédé, on détermine la valeur de la masse molaire à partir non pas de la densité réelle de huile de l'échantillon en essai, mais d'une densité apparente -déduite de la densité réelle en faisant subir à celle-ci une correction basée sur 1' indice de réfraction de l'huiXe, grâce à cette correction, on obtient une valeur plus précise e la masse molaire. Le procédé selon l'invention, bien qu'apportan; une meilleure précision, est rapide à mettre en oeuvre, les calculs qu'il implique pouvant être effectués en quelques minutes. En outre, la mesure des paramètres physiques choisis pour caractériser l'huile peut être réalisée sans difficulté en tout lieu et par toute personne, à l'aide d'un équipement portable simple. La mise en oeuvre du procédé est particulièrement aisée lorsqu'on détermine la densité apparente SGA par voie graphique à l'aide abaque traduisant graphiquement la formule (1), qui permet d'obtenir la densité apparente SGA à partir de la densité réelle SG et de l'indice de réfraction RI. En ce qui concerne le calcul de la masse molaire moyenne MW à partir de la densité apparente SGA, on peut utiliser la formule empirique suivante MW = 724,21859.(SGA) - 986,2675.(SGA) + 365,88552 (2) - 0,9331163.SGA + 1 Ici encore, le calcul peut être effectué par voie graphique à l'aide d'un abaque traduisant graphiquement la formule (2), qui permet d 'obtenir la masse molaire moyenne MW à partir de la densité apparente SGA D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 est un abaque permettant de déterminer graphiquement la densité apparente d'une huile pétrolière en fonction de sa densité réelle et de son indice de réfraction. La figure 2 est un abaque permettant de déterminer graphiquement la masse molaire d'une huile pétrolière en fonction de sa densité apparente. Le procédé selon l'invention exige la mesure de la densité (par rapport à l'eau) et de l'indice de réfraction de l'huile pétrolière dont on recherche la masse molaire moyenne. Dans le présent exemple, la densité est mesurée au moyen d'un densitomètre portable à tube vibrant DMA PAAR, qui fournit par affichage numérique les valeurs de la densité et de la température ambiante à laquelle la mesure est faite. D'autre part, la mesure de l'indice de réfraction est effectuée au moyen d'un réfractomètre portable PZO qui fournit, outre la valeur de l'indice de réfraction de l'huile en essai, également l'indication de la température ambiante. Sur les valeurs ainsi mesurées est effectuée une correction de température, à l'aide de tables, d'où résultent les valeurs de la densité SG et de 1' indice de réfraction RI ramenées à une même température de référence (par exemple 15 C ou 2O0C). En pratique, plutôt que de calculer la masse molaire moyenne à partir de ces valeurs SG et RI à l'aide des formules empiriques (1) et (2) données plus haut, on procède graphiquement en utilisant les abaques des figures 1 et 2. Supposant, à titre d'exemple, que les valeurs corrigées de l'indice de réfraction RI et de la densité réelle SG soient respectivement égales à 1,4460 et 0,885, on porte la valeur 1,4460 sur l'axe des abscisses de l'abaque de la figure 1, ce qui donne le point A. On mène de ce point une droite parallèle à l'axe des ordonnées, qui rencontre la courbe Ia au point B. Une parallèle à l'axe des abscisses passant par ce point coupe la courbe Ib au point C, d'où l'on mène une parallèle à l'axe des ordonnées qui rencontre en D la droite correspondant à SG = 0,885 d'un ensemble II de droites parallèles correspondant aux diverses valeurs de SG qui peuvent être rencontrées en pratique.Le point E de même ordonnée que le point D donne la valeur de la densité apparente SGA: 0,8415. Puis, reportant cette dernière valeur sur l'axe des abscisses de l'abaque de la figure 2, on obtient le point F, auquel correspond sur la courbe III le point G. L'ordonnée du point H, égale à celle du point G, indique la masse molaire MW cherchée : 225. Le tal;-.5au ci-après regroupe les résultats relatifs à vingt échantillons d'huiles pétrolières de provenances variées. Il permet de comparer les valeurs de masses molaires obtenues par mesure directe en laboratoire (par chromatographie en phase liquide) et à l'aide du procédé selon l'invention. On peut constater que la déviation standard entre ces deux séries de valeurs est inférieure à 5 %, ce qui doit être considéré comme satisfaisant compte tenu de la médiocre reproductibilité genérale des mesures de masse molaire. Il arrive que, pour certains échantillons (c'est le cas, dans le présent exemple, de l'échantillon No 7), la densité apparente SGA soit égale à la densité réelle SG (les points C et D de l'abaque de la figure 1 sont confondus). Cela signifie que, dans ces cas particuliers, la correction d'indice de réfraction est nulle. Pour tous les autres échantillons, la correction est effective et permet de mieux approcher la valeur exacte de la masse molaire moyenne. L'intérêt de la correction d'indice de réfraction effectuée selon l'invention apparaît par exemple à l'examen des résultats des échantillons 8, 13 et 20. Ceux-ci présentent en effet sensiblement la même densité, de sorte que, en utilisant la procédure antérieure basée sur ce seul paramètre, des masses molaires de valeurs voisines auraient été calculées pour ces trois échantillons (soit 324 à 326). A présent, les masses molaires calculées sont 326, 310 et 281, plus proches des valeurs obtenues par mesure directe : 348, 315 et 281. Echan- Indice de Densité Masse molaire MW sans correct. tillon Réfraction à 15 C mesure procédé de RI selon RI SG directe l'invent. (art antér.) 1 1,49 0,875 316 301 312 2 1,51284 0,876 323 322 313 3 1,4734 0,85 221 241 245 4 1,48856 0,868 296 289 292 5 1,46924 0,834 229 218 212 6 1,4714 0,839 240 227 :22 7 1,48588 0,863 282 279 279 8 1,50764 0,879 348 326 324 9 1,47308 0,913 308 327 465 10 1,48060 0,894 309 314 380 11 1,48104 0,893 308 313 374 12 1,46976 0,832 234 217 206 13 1,49212 0,879 315 310 324 14 1,46404 0,821 198 198 186 15 1,4776 0,856 208 256 260 16 1,47928 0,851 273 253 245 17 1,45168 0,883 228 237 336 18 1,42720 0,761 111 120 116 19 1,47500 0,853 267 248 256 20 1,47428 0 88 281 281 326 Les chiffres de la colonne relative à l'art antérieur sont déduits de la référence indiquée au début (D. Katz et A. Firoozabady). On remarquera que, moyennant l'adoption d'une échelle identique pour les axes de densité apparente SGA des abaques des figures 1 et 2, ces deux abaques peuvent être réunis en un seul abaque par mise en coïncidence desdits axes. Revendications 1. Procédé d'évaluation de la masse molaire moyenne d'un liquide pétrolier, dans lequel on mesure la densité d'un échantillon du liquide et on calcule la masse molaire à partir du résultat de cette mesure en utilisant une relation empirique, déterminée expérimentalement sur une grande variété de liquides pétroliers de différentes origines, entre la densité et la masse molaire, caractérisé par le fait qu'on effectue au surplus une mesure de l'indice de réfraction RI de l'échantillon et que l'on remplace, dans le calcul précité, la densité réelle SG de l'échantillon par une densité apparente SGA définie, à partir des valeurs mesurées de la densité réelle et de l'indice de réfraction (après correction de température), par une fonction SGA = f (SG, RI) définie expérimentalement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fonction précitée peut être représentée par la formule empirique - 9/,122076. (RT3+ 416,87836.ts)2 - 594,437.RI + 282,34182 + sG (1) SGA = (1) 2 ou par toute autre formule empirique équivalente. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on détermine la densité apparente SGA par voie graphique à l'aide d'un abaque traduisant graphiquement la formule (1), qui permet d'obtenir la densité apparente SGA à partir de la densité réelle SG et de l'indice de réfraction RI. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'abaque utilisé est celui de la figure 1, qui permet d 'obtenir la densité apparente SGA par un cheminement graphique tel que celui qui est indiqué par la ligne brisée (A B C D E). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la formule empirique utilisée pour calculer la masse molaire moyenne MW à partir de la densité apparente SGA est la suivante MW 724,21859.(SGA) - 986,2675.(5GA) + 365,88552 (2) - 0,9331163.SGA + 1 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que selon détermine la masse molaire MW par voie graphique à l'aide d'un abaque traduisant graphiquement la formule (2), qui permet d'obtenir la masse molaire moyenne MW à partir de la densité apparente SGA 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'abaque utilisé est celui de la figure 2.