PERFORMANCES DES ADDITIFS

Détermination du coefficient global de transfert de matière kLa lors de la solubilisation du méthane gazeux dans la solution d’additif Avant tout, il faut déterminer si le transfert de matière est affecté par le polymère (soit parce qu’il existerait une affinité particulière méthane/polymère, soit parce que la viscosité de la solution de polymère est plus élevée que celle de l’eau, ce qui est plus vraisemblable). Avant de comparer les résultats relatifs aux additifs avec ceux de l’eau pure, il faut s’assurer que ces deux types de données sont comparables.

Nous avons déterminé la valeur du coefficient global de transfert pour des solutions à 0,5% en poids de matière active de copolymères à différents taux en AMPS. La viscosité de ces solutions est par ailleurs mesurée à 1 °C au Carri Med, la description de cet appareil est donnée en annexe D. Nous avons utilisé le protocole expérimental tel qu’il est décrit au chapitre 3.2.2 .. La pression d’exercice est de 55 bar et la vitesse d’agitation de 400 rpm. Pour l’eau et dans ces conditions de pression et d’ agitation, nous avons kLa = 3,5 1 0- 3 (+/- 2,3 1 0- 4 ) S-I .

Influence du taux en AMPS

Etude pour des taux en AMPS de 25 à 80% à différentes pressions et à 400 rpm

Temps de latence et vitesse de consommation du gaz Cette étude a été réalisée en seconde formation, à 1 °C, à 400 rpm avec un temps de surdissociation de 5 minutes. Nous nous sommes placés à 3 pressions différentes : 35, 45 et 55 bar. Nous avons utilisé les additifs à 25, 40, 50, 60 et 80% molaire en AMPS. Leur masses 92 moléculaires moyennes en poids sont comprises entre 603 000 et 1 263 000 g/mol (cf chapitre 2, tableau 2-1). Les additifs sont utilisés à 0, 15 % en masse de matière active. Les résultats concernant le temps de latence (t1) et la vitesse de consommation de gaz (r) sont présentés dans le tableau récapitulatif 4-2. 

A 35 bar et 400 rpm, tous les copolymères prolongent le temps de latence mais il se dégage un optimum pour un taux en AMPS entre 40 et 50%. Dans ce cas le temps de latence est bien plus grand (lh30 environ pour le 40% en AMPS au lieu de 1 0-20 minutes pour les 25, 60 et 80% en AMPS). A 45 bar, tous les copolymères, quelque soit leur taux en AMPS prolongent le temps d’induction de façon équivalente (entre 12 et 20 minutes). Nous n’avons pu mesurer une vitesse de consommation que dans le cas du copolymère à 50% d’AMPS. Cet échantillon réduit la vitesse de consommation du gaz de manière assez significative.

Ce copolymère ne modifiant pas le kLa, nous en concluons que le copolymère à 50% en AMPS ralentit globalement les processus de formation des hydrates. On note toutefois que cet échantillon particulier a une masse moléculaire moyenne en poids sensiblement plus élevée que celle des autres échantillons et de fait une viscosité légèrement plus importante. Cependant, l’hypothèse d’un effet viscosité seul ne tient pas. En effet, 93 , a • la différence de viscosité entre les solutions de copolymères à 80 et 50% en AMPS n’est que de 2 mPa.s et les performances sont radicalement diff érentes.

A 55 bar, aucun des copolymères ne parvient à prolonger le temps de latence, la force motrice étant trop importante. Nous retrouvons ici un comportement classique des additifs lorsque la sursaturation devient trop importante (comme nous avons pu le voir dans la partie bibliographie en 1.2.3.4.) : le développement du cristal est rapide et l’additif n’a plus le temps de s’adsorber. Le seul effet noté est une réduction importante de la vitesse de consommation du gaz en présence du copolymère à 50% en AMPS.

A l’inverse, les autres copolymères augmentent la vitesse de consommation par rapport à celle du blanc. Nous avons vérifié par des mesures complémentaires que ces copolymères ne changeaient pas le kLa, donc l’absorption gaz/liquide, par rapport au blanc à 55 bar et 400 rpm. Le fait que pour ces additifs, la vitesse de consommation soit supérieure à celle du blanc est du à la rapidité d’apparition des cristaux qui conduit à, (comme nous l’avons expliqué au chapitre 3), une large incertitude sur la mesure et à une surestimation de la vitesse de consommation du gaz à cette force motrice.