Pipeline Transportation of Heavy Oils, a Strategic, Economic and Technological Challenge

Because of very large reserves mainly located in Venezuela and Canada, heavy crude oils represent a significant energy supply. This article gives an overview of the geographical distribution of their resources and lists the recent projects of production. These projects have to face technological challenges in all phases of operation: reservoir, transportation and refining. The paper focuses on transportation, describing the different methods (heating, dilution, oil-in-water emulsion, upgrading and core annular flow). In order to improve them or develop new ones, a structural and rheological study was undertaken to appraise the origin of the high viscosity and counteract its effect

Enhancement of Aqueous Emulsion and Foam Stability with Oppositely Charged Surfactant/Polyelectrolyte Mixed Systems

We have studied emulsifying and foaming properties of oppositely charged surfactant/polyelectrolyte mixed systems. We have shown that adding a small amount of oppositely charged polyelectrolyte to a ionic surfactant enhances the stability of emulsion and foams at very low surfactant concentration, typically below the CMC, in a range of concentration where the surfactant alone is usually not efficient for stabilizing macroscopic dispersed systems. This effect is explained by the co-adsorption of polymer and surfactant molecules at the fluid/fluid interface and formation of a highly surface active surfactant-polymer complex. Complexation and therefore emulsion and foam stability can be tuned by adjusting electrostatic attraction between the two charged species. Use of amphoteric polyampholyte can be used as pH switchable system for controling emulsion or foam stability

Differences between Tethered Polyelectrolyte Chains on Bare Mica and Hydrophobically Modified Mica

This study investigates the structures of layers of amphiphilic diblock copolymers of poly(t-butyl styrene)-poly- (styrene sulfonate) (PtBS-PSS) adsorbed on both the bare mica surface (hydrophilic) and an octadecyltriethoxysilane (OTE)-modified mica surface (hydrophobic). When the surface is rendered hydrophobic, the nonsoluble block exhibits stronger interaction with the surface and higher adsorbed masses are achieved. Interaction forces between two such adsorbed layers on both substrates were measured using the surface forces apparatus. The effect of salt concentration (Cs) and molecular weight (N) on the height of the self-assembled layers (L0) was examined in each case. The resulting scaling relationship is in good agreement with predictions of the brush model, L0 ∞ N1.0 in the low-salt limit and L0N-1 ∞ (Cs/σ)-0.32 in the salted regime, when adsorption takes place onto the hydrophobized mica surface. For adsorption on the bare mica surface, L0N-0.7 ∞ Cs -0.17 agrees with the scaling prediction of the sparse tethering model. The results suggest that, on the hydrophilic bare mica surface, the adsorbed amount is not high enough to form a brush structure and only very little intermolecular stretching of the tethered chains occurs; in contrast, the presence of the hydrophobic OTE layer increases the tethering density such that the polyelectrolyte chains adopt a brush conformation

Bimodal Polymer Brush Tethered to a Solid / Liquid Interface Brosse polymère bimodale ancrée à interface solide / liquide

The structure of a dense polymer brush with bimodal molecular weight distribution in good solvent is described. The bimodal brush can be divided into two layers. The layer that is adjacent to the surface contains segments from both constituent chains. The second layer contains only the 'dangling' ends of the higher molecular weight chains. The free energy of the brush is calculated using a Flory type approach. We find that at equilibrium the higher molecular weight chains are stretched in the layer near the surface compared to the shorter chains. This stretching decreases the concentration, thereby reducing segment-segment interaction energy, at the cost of a stretching penalty for the higher molecular weight chains. The degree of stretching is a function of the ratio of surface densities only. <br> Cet article décrit la structure d'une brosse polymère dense à répartition bimodale des poids moléculaires dans un bon solvant. La brosse bimodale peut être divisée en deux couches. La couche adjacente à la surface contient des segments des deux chaînes constitutives. La seconde couche ne contient que les extrémités libres des chaînes à fort poids moléculaire. L'énergie libre de la brosse est calculée selon une formule de type Flory. Nous avons constaté qu'en position d'équilibre, ce sont les chaînes de plus fort poids moléculaire qui sont étirées dans la couche proche de la surface, et non les chaînes plus courtes. Cet étirement réduit la concentration, d'où une réduction de l'énergie d'interaction segment-segment, avec pour conséquence une pénalité d'étirement pour les chaînes de fort poids moléculaire. Le degré d'étirement est uniquement fonction du rapport des densités superficielles

Static and Dynamic Filtration Properties of Aqueous Suspensions of Clays and Electrolytes Filtrations statiques et dynamiques de suspensions aqueuses d'argiles et d'électrolytes

Filtration properties of aqueous colloidal suspensions of clays in presence of electrolytes (NaCI, KCI, CaCI2) have been studied in static and dynamic conditions. Filtration experiments combined with cake observation by cryo-SEM and TEM show the influence of the associating mode of clay particles in suspension on the texture, the permeability and the relaxation properties of the cake. These parameters are very much dependent on the nature of the electrolyte added. In dynamic conditions the construction of the cake is related to the state of aggregation of the clay suspension, its polydispersity and the sensitivity of the aggregates to shear rates. In all cases the build up of the cake is slowed down and dynamic filtrate volumes are larger than static filtrate volumes. The shear rate has two effects : first to dissociate loose aggregates in the suspension and second to exert a granulometric sorting of the particles in the case of a polydisperse suspension. At high shear rate a cake of constant thickness is quickly obtained. The thickness of this cake depends on the fraction of small particles present within the initial suspension or that are formed by dissociation of loose aggregates under dynamic conditions. In dynamic like in static the permeability is controlled by the size and shape of particles that constitute the cake. <br> Les propriétés de filtration de suspensions colloïdales d'argile en présence d'électrolytes (NaCI, CaCI2 et KCI) dans l'eau ont été étudiées en conditions statique et dynamique. Les expériences de filtration, combinées à l'observation des cakes formés par cryomicroscopie à balayage et microscopie électronique à transmission, mettent en évidence l'importance de la taille et la forme des particules d'argiles, ainsi que leur mode d'association en suspension, sur la texture du cake, sa perméabilité et ses propriétés de relaxation. Ces paramètres dépendent fortement de la nature de l'électrolyte. Le mode de dépot en dynamique est lié à l'état d'agrégation de la suspension au départ, sa polydispersité et la sensibilité des agrégats au cisaillement. Dans tous les cas, le processus de croissance du cake est ralenti et on obtient des volumes de filtrat plus élevés qu'en statique. Le cisaillement a deux effets: d'une part, dissocier les agrégats lâches présents en suspension et d'autre part, exercer un tri granulométrique des particules dans le cas d'une suspension polydispersée. À fort gradient de cisaillement on obtient rapidement un cake fin d'épaisseur constante. L'épaisseur de ce cake dépend de la fraction de petites particules présentes en suspension, ou susceptibles d'être formées par dissociation d'agrégats lâches sous l'action du cisaillement. La perméabilité du cake en dynamique, comme en statique, est conditionnée par la taille et la forme des particules qui le constituent

Evaluation des fluides de forage HP/HT pour forages profonds

Le forage de puits profonds exige la mise au point de fluides de forage dont la formulation est adaptée aux températures élevées de formation : l'une des principales difficultés est la dégradation thermique des additifs chimiques utilisés dans les formulations à base d'eau qui se produit fréquemment lors du forage de puits à température élevée. Cette dégradation peut conduire à des variations importantes des caractéristiques rhéologiques et de filtration et à une perte de propriétés nécessaires à leur performance. De plus, même s'il n'y a pas de dégradation des composants la viscosité des solutions de polymères hydrosolubles couramment utilisés dans les formulations de fluides diminue fortement avec l'augmentation de la température au-dessus de 60°C. Une autre source de difficulté qui apparaît à forte température avec les boues à base d'eau est la gélification des argiles utilisées dans la formulation. Ce phénomène provoque une forte augmentation de la viscosité de la formulation et des pertes de charges, en particulier en cas de reprise de forage. Diverses méthodes ont été mises au point pour étudier le comportement des boues à base d'eau dans des conditions de pression et de température élevées, entre autres : - des expériences de laboratoire, pour étudier par exemple la stabilité en conditions anaérobies des solutions de polymères et le comportement rhéologique des suspensions d'argile dans des conditions de pression et de température élevées afin de simuler les caractéristiques de gélification des argiles à haute température; - des essais sur boucle d'étude HP/HT en utilisant une boucle expérimentale conçue pour étudier les fluides de forage dans des conditions de fond réalistes, c'est-à-dire des températures atteignant 180°C, des pressions atteignant 500 bar et des taux de cisaillement atteignant 10 000 s puissance( -1) Cette méthodologie a permis d'étudier un certain nombre de boues à base d'eau. Les résultats font apparaître que la nature des composants de la formulation exerce une forte influence sur le comportement de la boue dans des conditions difficiles. Le choix approprié d'additifs, tels que viscosifiants et réducteurs de filtrat, peut limiter les risques inhérents aux conditions de forage difficiles