CA2563876A1 - Methode et dispositif pour determiner des caracteristiques petrolieres de sediments geologiques - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une méthode pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique, dans laquelle l'échantillon est chauffé en atmosphère oxydante, sa température étant élevée successivement jusqu'à une première puis une seconde valeur, ladite première valeur inférieure à 200~ C étant atteinte très rapidement pu is maintenue sensiblement constante pendant un certain temps, ladite seconde valeur comprise entre 600~ C et 850~ C étant atteinte selon un gradient de température compris entre 1 et 30~ C/min, à partir de ladite première valeur . Selon l'invention, on mesure en continu, à chaque instant de la période de chauffe dudit échantillon, la quantité de S02 contenu par l'effluent résulta nt de ladite chauffe oxydante.
Description
METHODE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER DES
CARACTERISTIQUES PETROLIERES DE SEDIMENTS GEOLOGIQUES
La présente invention concerne une méthode et un dispositif perfectionné pour déterminer certaines au moins des caractéristiques pétrolières d'un sédiment géologique, telles que par exemple, mais non exclusivement, la possibilité de produire du pétrole immédiatement ou dans l'avenir, c'est-à-dire d'être une bonne roche-mère, ou encore d'être une roche réservoir contenant des hydrocarbures.
La présente invention concerne un perfectionnement à la technique ROCKEVAL (marque déposée par l'Institut Français du Pétrole), ainsi qu'une optimisation du dispositif de mesure pour appliquer la méthode. La technique ROCKEVAL antérieure est décrite dans les documents 2o FR 2339173 et FR 2472754.
La méthode et les dispositifs antérieurs ne permettent pas de mésurer le gaz S02 d'une manière continue pendant le cycle de chauffe sous atmosphère oxydante (cycle d'oxydation). Or, l'analyse du SO2 formé
au cours de l'oxydation de la matière organique, est indispensable pour déterminer les teneurs en soufre organique et en soufre minéral de ladite matière organique. De plus, cette analyse peut être réalisée, d'une part directement à partir d'une première aliquote d'un échantillon de matière
CARACTERISTIQUES PETROLIERES DE SEDIMENTS GEOLOGIQUES
La présente invention concerne une méthode et un dispositif perfectionné pour déterminer certaines au moins des caractéristiques pétrolières d'un sédiment géologique, telles que par exemple, mais non exclusivement, la possibilité de produire du pétrole immédiatement ou dans l'avenir, c'est-à-dire d'être une bonne roche-mère, ou encore d'être une roche réservoir contenant des hydrocarbures.
La présente invention concerne un perfectionnement à la technique ROCKEVAL (marque déposée par l'Institut Français du Pétrole), ainsi qu'une optimisation du dispositif de mesure pour appliquer la méthode. La technique ROCKEVAL antérieure est décrite dans les documents 2o FR 2339173 et FR 2472754.
La méthode et les dispositifs antérieurs ne permettent pas de mésurer le gaz S02 d'une manière continue pendant le cycle de chauffe sous atmosphère oxydante (cycle d'oxydation). Or, l'analyse du SO2 formé
au cours de l'oxydation de la matière organique, est indispensable pour déterminer les teneurs en soufre organique et en soufre minéral de ladite matière organique. De plus, cette analyse peut être réalisée, d'une part directement à partir d'une première aliquote d'un échantillon de matière
2 organique, d'autre part avec une seconde aliquote de l'échantillon après que celle-ci ait été préalablement soumise à un cycle de pyrolyse. La comparaison de ces deux mesures permet de caractériser quantitativement le soufre organique total en une fraction thermiquement labile et une fraction thermiquement réfractaire à la pyrolyse.
Toutes ces informations sur les teneurs en soufre d'un matériau de type kérogène sont importantes pour la connaissance de la potentialité de production d'un réservoir. Par exemple, la mesure du S02, en donnant accès aux teneurs en soufre organique et minéral des kérogènes, permet en effet de mieux caractériser les différents types de roches mères et leur degré
de maturation thermique, notamment grâce à la détermination des teneurs en soufre labile et réfractaire. Cette mesure permet également d'affiner les corrélations huiles roches-mères par comparaison de la répartition du soufre -et de sa teneur dans les huiles et dans les pyrolysats de roches-mères. A l'échelle des gisements pétroliers, la mesure du S02 réalisée à
partir de bitumes extraits des carottes de forage permet d'apporter un diagnostic sur leur origine et leur répartition dans les réservoirs (ségrégation gravitationnelle, biodégradation, lessivage, craquage thermique, etc.). La différenciation entre le S02 d'origine organique et le S02 provenant de la pyrite permet de distinguer les niveaux de bitumes et de pyrobitumes, donc les niveaux réservoir, des niveaux de roches mères.
Ainsi, la présente invention concerne une méthode pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique, dans laquelle l'échantillon est chauffé en atmosphère oxydante, sa température étant élevée successivement jusqu'à une première puis une seconde valeur, ladite première valeur inférieure à 200 C étant atteinte très rapidement puis maintenue sensiblement constante pendant un
Toutes ces informations sur les teneurs en soufre d'un matériau de type kérogène sont importantes pour la connaissance de la potentialité de production d'un réservoir. Par exemple, la mesure du S02, en donnant accès aux teneurs en soufre organique et minéral des kérogènes, permet en effet de mieux caractériser les différents types de roches mères et leur degré
de maturation thermique, notamment grâce à la détermination des teneurs en soufre labile et réfractaire. Cette mesure permet également d'affiner les corrélations huiles roches-mères par comparaison de la répartition du soufre -et de sa teneur dans les huiles et dans les pyrolysats de roches-mères. A l'échelle des gisements pétroliers, la mesure du S02 réalisée à
partir de bitumes extraits des carottes de forage permet d'apporter un diagnostic sur leur origine et leur répartition dans les réservoirs (ségrégation gravitationnelle, biodégradation, lessivage, craquage thermique, etc.). La différenciation entre le S02 d'origine organique et le S02 provenant de la pyrite permet de distinguer les niveaux de bitumes et de pyrobitumes, donc les niveaux réservoir, des niveaux de roches mères.
Ainsi, la présente invention concerne une méthode pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique, dans laquelle l'échantillon est chauffé en atmosphère oxydante, sa température étant élevée successivement jusqu'à une première puis une seconde valeur, ladite première valeur inférieure à 200 C étant atteinte très rapidement puis maintenue sensiblement constante pendant un
3 PCT/FR2005/000921 certain temps, ladite seconde valeur comprise entre 600 C et 850 C étant atteinte selon un gradient de température compris entre 1 et 30 C/min, à
partir de ladite première valeur. Selon l'invention, on mesure en continu, à
chaque instant de la période de chauffe dudit échantillon, la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante.
On peut tracer une courbe représentative de ladite quantité de S02, et on peut différencier le S02 d'origine organique du S02 d'origine minérale à
partir desdites mesures continues et à partir de la forme de la courbe.
On peut effectuer les deux étapes suivantes:
- on mesure en continu la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une partie de l'échantillon ayant subi auparavant une étape de pyrolyse sous atmosphère inerte, - on mesure en continu la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une autre partie de l'échantillon.
On peut différencier le soufre organique labile du soufre organique réfractaire par l'interprétation conjuguée des mesures résultante desdites deux étapes.
L'invention concerne également un dispositif pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique placé dans une nacelle, ledit dispositif comportant un premier moyen de chauffe dudit échantillon sous atmosphère non oxydante, des moyens de mesure de la quantité des produits hydrocarbonés dégagés à la suite de l'introduction de l'échantillon dans ledit premier moyen de chauffe, un second moyen de chauffe sous atmosphère oxydante. Le dispositif comporte une cellule de mesure en continu du S02 à chaque instant du cycle de chauffe ,du second moyen de chauffe.
Le dispositif peut comporter un premier ensemble de cellules de mesure en continu du CO2 et du CO contenus par l'effluent dégagé par le
partir de ladite première valeur. Selon l'invention, on mesure en continu, à
chaque instant de la période de chauffe dudit échantillon, la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante.
On peut tracer une courbe représentative de ladite quantité de S02, et on peut différencier le S02 d'origine organique du S02 d'origine minérale à
partir desdites mesures continues et à partir de la forme de la courbe.
On peut effectuer les deux étapes suivantes:
- on mesure en continu la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une partie de l'échantillon ayant subi auparavant une étape de pyrolyse sous atmosphère inerte, - on mesure en continu la quantité de S02 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une autre partie de l'échantillon.
On peut différencier le soufre organique labile du soufre organique réfractaire par l'interprétation conjuguée des mesures résultante desdites deux étapes.
L'invention concerne également un dispositif pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique placé dans une nacelle, ledit dispositif comportant un premier moyen de chauffe dudit échantillon sous atmosphère non oxydante, des moyens de mesure de la quantité des produits hydrocarbonés dégagés à la suite de l'introduction de l'échantillon dans ledit premier moyen de chauffe, un second moyen de chauffe sous atmosphère oxydante. Le dispositif comporte une cellule de mesure en continu du S02 à chaque instant du cycle de chauffe ,du second moyen de chauffe.
Le dispositif peut comporter un premier ensemble de cellules de mesure en continu du CO2 et du CO contenus par l'effluent dégagé par le
4 premier moyen de chauffe et un deuxième ensemble de cellules de mesure en continu du S02, C02 et du CO contenus par l'effluent dégagé par le second moyen de chauffe.
Lesdites cellules de mesure peuvent de préférence être du type infra-rouge.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 représente le schéma de principe du dispositif de mesure, - la figure 2 montre le principe des organes de chauffe, - les figures 3A et 3B montrent les enregistrements de mesures continues de S02 réalisés avec le présent dispositif, - la figure 4 représente schématiquement un ensemble d'évaluation pétrolière.
Le principe de la méthode est exposé ci-après. Un échantillon de roche ou de matière organique concentrée est soumis à une loi de chauffe programmée, soit directement sous atmosphère oxydante, soit d'abord sous atmosphère inerte puis sous gaz oxydant, tel que chaque dégagement de produit analysé corresponde à la température réelle de l'échantillon à
l'instant de la production. Les effluents sont analysés en continu par un détecteur à ionisation de flamme (FID) pour les hydrocarbures dégagés pendant la chauffe sous atmosphère inerte, et par un dispositif à
infrarouges (IR) pour le S02 produit par l'oxydation de la matière organique, ou la décomposition des minéraux contenant du soufre, par exemple la pyrite et les sulfates. Le même dispositif à infrarouges (IR) permet également la mesure en continu du C02 et du CO produits par l'échantillon lorsqu'il est chauffé sous atmosphère inerte et sous atmosphère oxydante.
Les différentes courbes sont ensuite intégrées et interprétées pour obtenir les premiers résultats de l'analyse:
Lesdites cellules de mesure peuvent de préférence être du type infra-rouge.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 représente le schéma de principe du dispositif de mesure, - la figure 2 montre le principe des organes de chauffe, - les figures 3A et 3B montrent les enregistrements de mesures continues de S02 réalisés avec le présent dispositif, - la figure 4 représente schématiquement un ensemble d'évaluation pétrolière.
Le principe de la méthode est exposé ci-après. Un échantillon de roche ou de matière organique concentrée est soumis à une loi de chauffe programmée, soit directement sous atmosphère oxydante, soit d'abord sous atmosphère inerte puis sous gaz oxydant, tel que chaque dégagement de produit analysé corresponde à la température réelle de l'échantillon à
l'instant de la production. Les effluents sont analysés en continu par un détecteur à ionisation de flamme (FID) pour les hydrocarbures dégagés pendant la chauffe sous atmosphère inerte, et par un dispositif à
infrarouges (IR) pour le S02 produit par l'oxydation de la matière organique, ou la décomposition des minéraux contenant du soufre, par exemple la pyrite et les sulfates. Le même dispositif à infrarouges (IR) permet également la mesure en continu du C02 et du CO produits par l'échantillon lorsqu'il est chauffé sous atmosphère inerte et sous atmosphère oxydante.
Les différentes courbes sont ensuite intégrées et interprétées pour obtenir les premiers résultats de l'analyse:
5 - La quantité de soufre contenue dans les hydrocarbures libres (pic OS1, figure 3A) - Le potentiel en soufre organique de l'échantillon analysé (pic OS2, figure 3A) - Le potentiel en soufre minéral de l'échantillon analysé (pic OS3, figure 3A), dont la forme, l'intensité et la position en température peuvent varier selon la nature des minéraux présents dans l'échantillon analysé, notamment selon sa teneur en pyrite et en sulfates.
- Le rapport du taux de soufre organique dit réfractaire et du taux de soufre organique dit labile est défini à partir du rapport entre le pic TS
(figure 3B) obtenu en chauffant sous atmosphère oxydante une partie d'échantillon de matière organique, et le pic de TSr (figure 3B) obtenu en soumettant une deuxième partie du même échantillon de matière organique successivement au premier (pyrolyse sous atmosphère inerte) puis au second moyen de chauffe (oxydation).
De ces éléments de base seront déduits différents rapports nécessaires et dérivés des nouvelles fonctions caractérisant l'échantillon analysé.
Le dispositif selon l'invention est composé d'un automate qui effectue les mesures et d'un PC qui pilote l'automate, sert d'interface avec d'autres calculateurs, gère les analyses, permet la visualisation des résultats en temps réel et qui utilise des logiciels de contrôle et de tests.
Le dispositif de mesure comporte deux micro fours, un passeur d'échantillons qui les alimente en nacelles et un système d'analyse composé
- Le rapport du taux de soufre organique dit réfractaire et du taux de soufre organique dit labile est défini à partir du rapport entre le pic TS
(figure 3B) obtenu en chauffant sous atmosphère oxydante une partie d'échantillon de matière organique, et le pic de TSr (figure 3B) obtenu en soumettant une deuxième partie du même échantillon de matière organique successivement au premier (pyrolyse sous atmosphère inerte) puis au second moyen de chauffe (oxydation).
De ces éléments de base seront déduits différents rapports nécessaires et dérivés des nouvelles fonctions caractérisant l'échantillon analysé.
Le dispositif selon l'invention est composé d'un automate qui effectue les mesures et d'un PC qui pilote l'automate, sert d'interface avec d'autres calculateurs, gère les analyses, permet la visualisation des résultats en temps réel et qui utilise des logiciels de contrôle et de tests.
Le dispositif de mesure comporte deux micro fours, un passeur d'échantillons qui les alimente en nacelles et un système d'analyse composé
6 par un détecteur à ionisation de flamme (FID) et d'au moins une cellule à
infrarouge (IR). Ces éléments sont connectés à une électronique et à un circuit de fluides gérés par le PC et par le software de l'automate.
La figure 1 décrit le dispositif perfectionné de pyrolyse et d'oxydation selon la présente invention. La référence 1 désigne l'ensemble de chauffe adapté à la pyrolyse de l'échantillon 2 placé dans une nacelle 3 portée par un piston 4. Des moyens de déplacements 5 de la nacelle introduisent l'échantillon dans l'espace intérieur 6 du four. Les moyens de déplacements peuvent être des vérins à commande pneumatique, hydraulique ou électrique. La référence 7 schématise le conduit d'amenée du fluidé vecteur de balayage des produits pyrolysés dans le four. Ce fluide (azote ou hélium) balaye l'échantillon en passant par le piston. Des moyens de distribution (non représentés) conduisent le fluide vecteur à la partie supérieure du four pour effectuer une purge en rétro-balayage de l'intérieur du four lors du recul du piston, par exemple en fin de pyrolyse pour transférer l'échantillon et/ou pour charger un autre échantillon. En effet, l'influence de l'oxygène sur les dépôts organiques des parois du four de pyrolyse peut générer des composés oxygénés SOx qui sont gênants pour l'analyse.
20Une sonde de température 8 mesure la température au niveau du fond de la nacelle, donc très proche de l'échantillon. Une autre sonde de température 9 a son point de mesure dans la paroi du four, au niveau de la position haute de la nacelle, position correspondant au point de chauffe optimal. La programmation en température du four est effectuée de préférence à l'aide de la sonde 8, ce qui permet un bon contrôle et une bonne connaissance de la température de pyrolyse de l'échantillon. La sonde de température 9 est utilisée pour contrôler la température du four 1 lorsque le four est ouvert et que le piston 4 est descendu pour extraire la nacelle 3
infrarouge (IR). Ces éléments sont connectés à une électronique et à un circuit de fluides gérés par le PC et par le software de l'automate.
La figure 1 décrit le dispositif perfectionné de pyrolyse et d'oxydation selon la présente invention. La référence 1 désigne l'ensemble de chauffe adapté à la pyrolyse de l'échantillon 2 placé dans une nacelle 3 portée par un piston 4. Des moyens de déplacements 5 de la nacelle introduisent l'échantillon dans l'espace intérieur 6 du four. Les moyens de déplacements peuvent être des vérins à commande pneumatique, hydraulique ou électrique. La référence 7 schématise le conduit d'amenée du fluidé vecteur de balayage des produits pyrolysés dans le four. Ce fluide (azote ou hélium) balaye l'échantillon en passant par le piston. Des moyens de distribution (non représentés) conduisent le fluide vecteur à la partie supérieure du four pour effectuer une purge en rétro-balayage de l'intérieur du four lors du recul du piston, par exemple en fin de pyrolyse pour transférer l'échantillon et/ou pour charger un autre échantillon. En effet, l'influence de l'oxygène sur les dépôts organiques des parois du four de pyrolyse peut générer des composés oxygénés SOx qui sont gênants pour l'analyse.
20Une sonde de température 8 mesure la température au niveau du fond de la nacelle, donc très proche de l'échantillon. Une autre sonde de température 9 a son point de mesure dans la paroi du four, au niveau de la position haute de la nacelle, position correspondant au point de chauffe optimal. La programmation en température du four est effectuée de préférence à l'aide de la sonde 8, ce qui permet un bon contrôle et une bonne connaissance de la température de pyrolyse de l'échantillon. La sonde de température 9 est utilisée pour contrôler la température du four 1 lorsque le four est ouvert et que le piston 4 est descendu pour extraire la nacelle 3
7 et la remplacer par une autre. Ainsi, la température du four 1 peut être maintenue à une valeur proche de la valeur déterminée pour la pyrolyse suivante ce qui permet d'éviter trop de perte thermique.
L'ensemble de chauffe 1A est identique en tout point à l'ensemble de chauffe 1. Cet ensemble lA est dévolu à l'opération d'oxydation d'un échantillon, généralement après pyrolyse. Les éléments identiques sont indexés "A". Il faut noter que le fluide injecté par le conduit 7A est dans ce cas de l'air.
Les ensembles de chauffe 1 et 1A ont tous les deux des moyens de régulation de la température qui permettent une programmation du gradient de température, laquelle pouvant atteindre et même dépasser 850 C.
La référence 10 désigne le détecteur FID à flamme ionisante délivrant un signal S représentatif des quantités de produits hydrocarbonés dégagés de l'échantillon en cours de chauffe. La flèche 11 symbolise le transfert du signal S vers les moyens de digitalisation. Le détecteur à
ionisation de flamme FID doit tenir aux températures élevées d'où la nécessité pour lui de contenir des joints supportant ces conditions sans fluer ni désorber des produits pouvant faire dévier la ligne de base.
Sa linéarité et sa sensibilité . associées à une dérive de la ligne de base très faible sont les gages d'une analyse de grande précision des hydrocarbures.
Le signal analogique sera digitalisé et lissé avec le maximum de points qui est fonction de la vitesse de programmation.
Le conduit 12 amène une partie du flux à des moyens 13 d'analyse en continu des quantités de C02 et de CO produits par pyrolyse de l'échantillon. En sortie du four de pyrolyse, la division du flux est chauffée, au moins à 360 C pour éviter les condensations de produits lourds.
L'ensemble de chauffe 1A est identique en tout point à l'ensemble de chauffe 1. Cet ensemble lA est dévolu à l'opération d'oxydation d'un échantillon, généralement après pyrolyse. Les éléments identiques sont indexés "A". Il faut noter que le fluide injecté par le conduit 7A est dans ce cas de l'air.
Les ensembles de chauffe 1 et 1A ont tous les deux des moyens de régulation de la température qui permettent une programmation du gradient de température, laquelle pouvant atteindre et même dépasser 850 C.
La référence 10 désigne le détecteur FID à flamme ionisante délivrant un signal S représentatif des quantités de produits hydrocarbonés dégagés de l'échantillon en cours de chauffe. La flèche 11 symbolise le transfert du signal S vers les moyens de digitalisation. Le détecteur à
ionisation de flamme FID doit tenir aux températures élevées d'où la nécessité pour lui de contenir des joints supportant ces conditions sans fluer ni désorber des produits pouvant faire dévier la ligne de base.
Sa linéarité et sa sensibilité . associées à une dérive de la ligne de base très faible sont les gages d'une analyse de grande précision des hydrocarbures.
Le signal analogique sera digitalisé et lissé avec le maximum de points qui est fonction de la vitesse de programmation.
Le conduit 12 amène une partie du flux à des moyens 13 d'analyse en continu des quantités de C02 et de CO produits par pyrolyse de l'échantillon. En sortie du four de pyrolyse, la division du flux est chauffée, au moins à 360 C pour éviter les condensations de produits lourds.
8 Le conduit 12A amène au moins une partie du flux d'oxydation vers des moyens 13A d'analyse en continu des quantités de S02, de CO et de C02 produits.
Le moyen de distribution 14 permet d'utiliser seulement le moyen d'analyse du CO et C02 pour le flux venant de la pyrolyse. Le moyen de distribution 14A permet d'utiliser seulement le moyen d'analyse du S02, du CO et du C02. De préférence, pour des raison de gain de temps opérationnel, les moyens 13A et 13 seront affectés à un seul moyen de chauffe. Les moyens d'analyse en continu sont par exemple des détecteurs à
infrarouge.
La première cellule IR (13) peut mesurer en continu les concentrations de C02 et de CO dans les effluents au cours de la pyrolyse et de l'oxydation.
La seconde cellule IR (13A) peut mesurer en continu les concentrations en S02, de CO et de C02 dans les effluents au cours de l'oxydation. La seconde cellule donne accès à de nouveaux renseignements tels que la présence et la quantité de soufre dans l'échantillon analysé, les températures des maxima de dégagement, la forme des pics, la coupure entre le soufre minéral et le soufre organique et la répartition du soufre organique entre une fraction dite labile et une fraction dite réfractaire.
La longueur des cellules des détecteurs dépend de la sensibilité
maximum demandée donc de la concentration minimale qui doit être mesurée. Elle est fonction, des quantités de S02, CO ou C02 produites par l'échantillon (donc de sa masse), de la durée de l'analyse (donc des conditions de chauffage) et du débit du gaz vecteur qui est un facteur diluant.
*La cellule analysant le S02 mesure des concentrations maxima de 2000 ppm pour un débit variant de 50 à 300 ml. Cette plage est linéarisée sur la gamme de concentrations 0 à 2000 ppm.
Le moyen de distribution 14 permet d'utiliser seulement le moyen d'analyse du CO et C02 pour le flux venant de la pyrolyse. Le moyen de distribution 14A permet d'utiliser seulement le moyen d'analyse du S02, du CO et du C02. De préférence, pour des raison de gain de temps opérationnel, les moyens 13A et 13 seront affectés à un seul moyen de chauffe. Les moyens d'analyse en continu sont par exemple des détecteurs à
infrarouge.
La première cellule IR (13) peut mesurer en continu les concentrations de C02 et de CO dans les effluents au cours de la pyrolyse et de l'oxydation.
La seconde cellule IR (13A) peut mesurer en continu les concentrations en S02, de CO et de C02 dans les effluents au cours de l'oxydation. La seconde cellule donne accès à de nouveaux renseignements tels que la présence et la quantité de soufre dans l'échantillon analysé, les températures des maxima de dégagement, la forme des pics, la coupure entre le soufre minéral et le soufre organique et la répartition du soufre organique entre une fraction dite labile et une fraction dite réfractaire.
La longueur des cellules des détecteurs dépend de la sensibilité
maximum demandée donc de la concentration minimale qui doit être mesurée. Elle est fonction, des quantités de S02, CO ou C02 produites par l'échantillon (donc de sa masse), de la durée de l'analyse (donc des conditions de chauffage) et du débit du gaz vecteur qui est un facteur diluant.
*La cellule analysant le S02 mesure des concentrations maxima de 2000 ppm pour un débit variant de 50 à 300 ml. Cette plage est linéarisée sur la gamme de concentrations 0 à 2000 ppm.
9 *La cellule analysant le C02 mesure des concentrations maxima de 2% pour un débit variant de 50 à 300 ml. Cette plage est linéarisée sur quatre gammes à changement automatique:
gamme 1 0 à 2% de CO2 gamme2:0à1%deCO2 gamme 3: 0 à 0,5% de CO2 gamme 4: 0 à 0,25% de C02 *La cellule analysant le CO mesure des concentrations maxima de 1% dans les mêmes conditions que la cellule C02. Les 4 gammes sont:
gamme 1: 0 à 1% de CO
gamme 2: 0 à 0,5% de CO
gamme 3: 0 à 0,25% de CO
gamme 4: 0 à 0,125% de CO
Les signaux récupérés sur les IR sont remis en forme pour obtenir des courbes à la même atténuation, digitalisés comme pour le signal FID.
Le dispositif, comporte également des moyens de purification 15 et 15A des flux.
Les flèches 16 et 16A symbolisent les transferts des mesures vers les moyens électroniques de digitalisation.
De plus, le dispositif comporte un passeur 17 d'échantillons dont le bras 18 est adapté à déplacer la nacelle d'un échantillon entre trois positions possibles: le four de pyrolyse, le four d'oxydation, le magasin 19.
La mécanique du passeur est simplifiée de façon à ce que les déplacements puissent être effectués par des moteurs électriques pas à pas.
Ainsi, toutes les possibilités de commande sont offertes et elles ne dépendent.que du logiciel de fonctionnement. Il sera possible, par exemple, de charger les nacelles uniquement dans le four d'oxydation pour des études particulières. Une autre application possible sera de traiter thermiquement des échantillons dans un four et de les récupérer ensuite sur le support de nacelles ou magasin (19) pour les analyser selon le cycle Rock-Eval désiré.
Le support des nacelles n'est pas linéaire mais circulaire: il prend la forme d'un carrousel qui occupe moins de place et qui permet d'accéder plus 5 rapidement à la nacelle désirée par une marche avant ou arrière du chargeur. A chaque emplacement est assigné un numéro qui permet de programmer le passage des échantillons non seulement dans l'ordre chronologique du positionnement des nacelles sur le passeur mais aussi, soit en fonction des différents types de cycles ou d'analyses, soit en fonction
gamme 1 0 à 2% de CO2 gamme2:0à1%deCO2 gamme 3: 0 à 0,5% de CO2 gamme 4: 0 à 0,25% de C02 *La cellule analysant le CO mesure des concentrations maxima de 1% dans les mêmes conditions que la cellule C02. Les 4 gammes sont:
gamme 1: 0 à 1% de CO
gamme 2: 0 à 0,5% de CO
gamme 3: 0 à 0,25% de CO
gamme 4: 0 à 0,125% de CO
Les signaux récupérés sur les IR sont remis en forme pour obtenir des courbes à la même atténuation, digitalisés comme pour le signal FID.
Le dispositif, comporte également des moyens de purification 15 et 15A des flux.
Les flèches 16 et 16A symbolisent les transferts des mesures vers les moyens électroniques de digitalisation.
De plus, le dispositif comporte un passeur 17 d'échantillons dont le bras 18 est adapté à déplacer la nacelle d'un échantillon entre trois positions possibles: le four de pyrolyse, le four d'oxydation, le magasin 19.
La mécanique du passeur est simplifiée de façon à ce que les déplacements puissent être effectués par des moteurs électriques pas à pas.
Ainsi, toutes les possibilités de commande sont offertes et elles ne dépendent.que du logiciel de fonctionnement. Il sera possible, par exemple, de charger les nacelles uniquement dans le four d'oxydation pour des études particulières. Une autre application possible sera de traiter thermiquement des échantillons dans un four et de les récupérer ensuite sur le support de nacelles ou magasin (19) pour les analyser selon le cycle Rock-Eval désiré.
Le support des nacelles n'est pas linéaire mais circulaire: il prend la forme d'un carrousel qui occupe moins de place et qui permet d'accéder plus 5 rapidement à la nacelle désirée par une marche avant ou arrière du chargeur. A chaque emplacement est assigné un numéro qui permet de programmer le passage des échantillons non seulement dans l'ordre chronologique du positionnement des nacelles sur le passeur mais aussi, soit en fonction des différents types de cycles ou d'analyses, soit en fonction
10 des priorités d'analyse.
La figure 2 montre la structure particulière des fours de pyrolyse et d'oxydation. Une optimisation des organes chauffants est nécessaire pour pouvoir obtenir des températures au moins supérieures à 850 C et une température initiale d'au moins,100 C, une bonne linéarité des gradients thermiques imposés, une économie d'énergie et une température à
l'échantillon très proche de la valeur de consigne.
Le four 20 a une forme tubulaire et comporte trois parties principales: deux parties d'extrémités 21 et 22, et une partie centrale 23 au niveau de laquelle est placé l'échantillon en position d'essai, selon l'emplacement schématisé et référencé 24.
L'espace intérieur du tube constituant le four 20 a un diamètre réduit 25 au niveau de l'extrémité aval du four par rapport au sens de circulation du flux vecteur des effluents de pyrolyse ou d'oxydation. Le bobinage de la résistance électrique de chauffe 26 est optimisé de la façon suivâ.nte: la résistance est principalement bobinée à pas jointifs dans les deux parties d'extrémité 21 et 22, alors que dans la partie centrale 23, le pas de bobinage est plus grand, par exemple doublé. La résistance électrique chauffe le corps du four par contact, le contact pouvant être
La figure 2 montre la structure particulière des fours de pyrolyse et d'oxydation. Une optimisation des organes chauffants est nécessaire pour pouvoir obtenir des températures au moins supérieures à 850 C et une température initiale d'au moins,100 C, une bonne linéarité des gradients thermiques imposés, une économie d'énergie et une température à
l'échantillon très proche de la valeur de consigne.
Le four 20 a une forme tubulaire et comporte trois parties principales: deux parties d'extrémités 21 et 22, et une partie centrale 23 au niveau de laquelle est placé l'échantillon en position d'essai, selon l'emplacement schématisé et référencé 24.
L'espace intérieur du tube constituant le four 20 a un diamètre réduit 25 au niveau de l'extrémité aval du four par rapport au sens de circulation du flux vecteur des effluents de pyrolyse ou d'oxydation. Le bobinage de la résistance électrique de chauffe 26 est optimisé de la façon suivâ.nte: la résistance est principalement bobinée à pas jointifs dans les deux parties d'extrémité 21 et 22, alors que dans la partie centrale 23, le pas de bobinage est plus grand, par exemple doublé. La résistance électrique chauffe le corps du four par contact, le contact pouvant être
11 amélioré en noyant la résistance dans un alliage métallique. Le point de mesure de la température par le thermocouple 9 ou 9A est placé au plus près de la paroi intérieure du four, au niveau de l'emplacement 24.
Les fours ainsi structurés ont les caractéristiques avantageuses suivantes:
* Les températures initiales Ti et finales Tf varient entre 100 C et 900 C.
* Le programme de chauffage est à multipentes. Il est possible d'introduire un ou plusieurs segments de programme entre Ti et Tf pouvant être des isothermes de durées variables ou des rampes dont les vitesses varient de 0.2 C/min à 50 C/min.
* La référence en cours d'analyse étant la température, des tops correspondant à des températures bien définies sont utilisés pour effectuer des opérations de commutation ou de connexion. La courbe de montée en température sera associée à toutes les courbes d'analyse.
* L'inertie thermique et la puissance requise étant faibles, cela donne la possibilité de diminuer la température initiale T1 et de faciliter le refroidissement des fours pour un retour rapide à la température initiale.
On pourra donc effectuer, à basse température (environ à 100 C), la volatilisation des hydrocarbures libres les plus légers (inférieur à C5-C6) contenus dans une roche. Puis on provoquera une séparation des composants selon leur point d'ébullition en effectuant une programmation de température adéquate. Cette technique peut être appliquée, soit à l'étude des roches mères, soit à celle des imprégnations de réservoirs.
La possibilité d'effectuer une pyrolyse jusqu'à environ 850 C, permet d'obtenir, particulièrement dans le cas de certains échantillons, la volatilisation ou la dégradation complète de la matière organique résiduelle contenue dans les roches mères ou dans les roches réservoirs (hydrocarbures
Les fours ainsi structurés ont les caractéristiques avantageuses suivantes:
* Les températures initiales Ti et finales Tf varient entre 100 C et 900 C.
* Le programme de chauffage est à multipentes. Il est possible d'introduire un ou plusieurs segments de programme entre Ti et Tf pouvant être des isothermes de durées variables ou des rampes dont les vitesses varient de 0.2 C/min à 50 C/min.
* La référence en cours d'analyse étant la température, des tops correspondant à des températures bien définies sont utilisés pour effectuer des opérations de commutation ou de connexion. La courbe de montée en température sera associée à toutes les courbes d'analyse.
* L'inertie thermique et la puissance requise étant faibles, cela donne la possibilité de diminuer la température initiale T1 et de faciliter le refroidissement des fours pour un retour rapide à la température initiale.
On pourra donc effectuer, à basse température (environ à 100 C), la volatilisation des hydrocarbures libres les plus légers (inférieur à C5-C6) contenus dans une roche. Puis on provoquera une séparation des composants selon leur point d'ébullition en effectuant une programmation de température adéquate. Cette technique peut être appliquée, soit à l'étude des roches mères, soit à celle des imprégnations de réservoirs.
La possibilité d'effectuer une pyrolyse jusqu'à environ 850 C, permet d'obtenir, particulièrement dans le cas de certains échantillons, la volatilisation ou la dégradation complète de la matière organique résiduelle contenue dans les roches mères ou dans les roches réservoirs (hydrocarbures
12 de C6 à C40 et les résines et asphaltènes). Le potentiel pétrolier de l'échantillon se trouve augmenté, dans certains cas, d'une quantité non négligeable par rapport à une pyrolyse classique à 600 C ce qui donne un IH
plus représentatif.
De plus, les paramètres cinétiques des matières organiques d'origine terrestre, déterminés à l'aide de la pyrolyse, sont plus précis quand les courbes de pyrolyse d'ajustement reviennent à la ligne de base (cas des courbes issues de programmations à vitesses rapides).
La pyrolyse haute température est aussi utile pour déterminer les fortes maturités des roches mères à l'aide de l'échelle des Tmax. Une pyrolyse classique jusqu'à 650 C donne, en effet, dans certains cas de roches matures, un pic S2 qui ne représente que le début du craquage sans atteindre le maximum du pic. Avec la pyrolyse à haute température on accède par contre à
des Tmax supérieurs à environ 587 C grâce à une pyrolyse complète de l'échantillon. .
Une température d'oxydation en programmation de température pouvant atteindre 850 C permet de brûler les cokes les plus résistants. Il est alors possible de mesurer tout le carbone et le soufre organiques, y compris dans le cas difficile des roches mères très matures (cas des charbons très évolués). Les teneurs en soufre organique total (TOS) et en carbone organique total (TOC) sont alors tout à fait comparables aux valeurs obtenues par la méthode de l'analyse élémentaire classique.
L'oxydation haute température est nécessaire pour décomposer les minéraux contenant du soufre, notamnient la pyrite et les sulfates tels que le gypse et l'epsomite, qui ne se dégradent qu'à des températures supérieûres à
600 C, pour des vitesses de chauffe inférieures à 5 C/min. On accède ainsi au soufre minéral total (MOS) des roches et des matières organiques dans lesquelles de la pyrite peut être disséminée.
plus représentatif.
De plus, les paramètres cinétiques des matières organiques d'origine terrestre, déterminés à l'aide de la pyrolyse, sont plus précis quand les courbes de pyrolyse d'ajustement reviennent à la ligne de base (cas des courbes issues de programmations à vitesses rapides).
La pyrolyse haute température est aussi utile pour déterminer les fortes maturités des roches mères à l'aide de l'échelle des Tmax. Une pyrolyse classique jusqu'à 650 C donne, en effet, dans certains cas de roches matures, un pic S2 qui ne représente que le début du craquage sans atteindre le maximum du pic. Avec la pyrolyse à haute température on accède par contre à
des Tmax supérieurs à environ 587 C grâce à une pyrolyse complète de l'échantillon. .
Une température d'oxydation en programmation de température pouvant atteindre 850 C permet de brûler les cokes les plus résistants. Il est alors possible de mesurer tout le carbone et le soufre organiques, y compris dans le cas difficile des roches mères très matures (cas des charbons très évolués). Les teneurs en soufre organique total (TOS) et en carbone organique total (TOC) sont alors tout à fait comparables aux valeurs obtenues par la méthode de l'analyse élémentaire classique.
L'oxydation haute température est nécessaire pour décomposer les minéraux contenant du soufre, notamnient la pyrite et les sulfates tels que le gypse et l'epsomite, qui ne se dégradent qu'à des températures supérieûres à
600 C, pour des vitesses de chauffe inférieures à 5 C/min. On accède ainsi au soufre minéral total (MOS) des roches et des matières organiques dans lesquelles de la pyrite peut être disséminée.
13 Les figures 3A et 3B montrent des mesures types du S02 effectuées avec le dispositif décrit figure 1.
Le graphe de la figure 3A concerne la mesure et enregistrements continus du S02 au cours de l'oxydation d'un échantillon. Les graphes de la figure 3B concernent les mesures et enregistrements du S02 au cours de deux opérations d'oxydation de deux aliquotes d'un échantillon: l'une oxydée directement, l'autre oxydée après pyrolyse sous atmosphère inerte.
Sur la figure 3A, la courbe 30 représente la température d'oxydation à laquelle a été soumis l'échantillon. Dans l'exemple donné ici, on effectue un palier isotherme à 200 C suivi d'une augmentation de température selon un gradient déterminé, de l'ordre de 10 C/min, pour atteindre en fin de pyrolyse sous atmosphère oxydante une température maximale de 850 C.
La courbe 31 représente le signal S02 enregistré en continu par la cellule IR. Elle comporte un premier pic OS1 correspondant à l'oxydation des hydrocarbures libres qui se volatilisent pendant la phase isotherme, un second pic OS2 correspondant au S02 produit par la combustion des constituants organiques soufrés, un troisième pic OS3 correspondant au S02 produit par la combustion des minéraux soufrés, notamment la pyrite dans l'exemple donné. La teneur en soufre organique total TOS est la somme des pics OS1+OS2. La teneur en soufre minéral total MOS est représenté ici par le pic OS3.
Sur la figure 3B, la courbe 32 représente fin de montée en température d'oxydation à laquelle ont été soumise deux aliquotes d'un même échantillon. Compte tenu de la nature de l'échantillon testé ici, il n'y a pas d'apparition de pic pendant la chauffe de 200 à 400 C. Les courbes 33 et 34 correspondent toutes les deux à la quantité de S02 produite par chaque aliquote soumise à la loi de température de la courbe 32, semblable à la loi de la figure 3A. Les courbes 33 et 34 sont fournies par des moyens
Le graphe de la figure 3A concerne la mesure et enregistrements continus du S02 au cours de l'oxydation d'un échantillon. Les graphes de la figure 3B concernent les mesures et enregistrements du S02 au cours de deux opérations d'oxydation de deux aliquotes d'un échantillon: l'une oxydée directement, l'autre oxydée après pyrolyse sous atmosphère inerte.
Sur la figure 3A, la courbe 30 représente la température d'oxydation à laquelle a été soumis l'échantillon. Dans l'exemple donné ici, on effectue un palier isotherme à 200 C suivi d'une augmentation de température selon un gradient déterminé, de l'ordre de 10 C/min, pour atteindre en fin de pyrolyse sous atmosphère oxydante une température maximale de 850 C.
La courbe 31 représente le signal S02 enregistré en continu par la cellule IR. Elle comporte un premier pic OS1 correspondant à l'oxydation des hydrocarbures libres qui se volatilisent pendant la phase isotherme, un second pic OS2 correspondant au S02 produit par la combustion des constituants organiques soufrés, un troisième pic OS3 correspondant au S02 produit par la combustion des minéraux soufrés, notamment la pyrite dans l'exemple donné. La teneur en soufre organique total TOS est la somme des pics OS1+OS2. La teneur en soufre minéral total MOS est représenté ici par le pic OS3.
Sur la figure 3B, la courbe 32 représente fin de montée en température d'oxydation à laquelle ont été soumise deux aliquotes d'un même échantillon. Compte tenu de la nature de l'échantillon testé ici, il n'y a pas d'apparition de pic pendant la chauffe de 200 à 400 C. Les courbes 33 et 34 correspondent toutes les deux à la quantité de S02 produite par chaque aliquote soumise à la loi de température de la courbe 32, semblable à la loi de la figure 3A. Les courbes 33 et 34 sont fournies par des moyens
14 de mesure en continu du S02, par exemple des capteurs infrarouges spécifiquement adaptés au présent dispositif.
La courbe 33 définit un pic TS2 résultant de la combustion du soufre organique lorsque l'échantillon est chauffé directement sous atmosphère oxydante. Le S02 formé provient alors à la fois de l'oxydation du soufre organique labile et du soufre organique réfractaire. La courbe 34 définit un pic TSr résultant de la combustion du soufre organique lorsque l'échantillon est chauffé en deux étapes, d'abord selon une pyrolyse sous atmosphère inerte, ensuite sous atmosphère oxydante. Le S02 formé
provient alors de l'oxydation du soufre organique réfractaire seulement. Le rapport des surfaces des courbes 33 et 34, chacune rapportée à la masse correspondante de l'aliquote de l'échantillon analysé, permet ainsi de mesurer les teneurs en soufre organique labile et en soufre organique réfractaire de l'échantillon.
La figure 4 montre l'architecture générale du système de mesure et d'évaluation pétrolière à partir d'un échantillon.
La référence 40 représente l'automate de mesure, les fours et les différents capteurs de signaux, tels que décrits figures 1 et 2. La référence 21 désigne un calculateur, par exemple du type PC, comportant une unité
centrale et un écran d'affichage. Le logiciel de pilotage et d'acquisition est du type WINDOWS permettant aisément à l'utilisateur de sélectionner le type d'analyse et le cycle souhaité, et de suivre le déroulement de l'analyse sur un écran. Le tableau 22 symbolise les différents types d'analyse pouvant être mis en ceuvre par le type d'automate selon la présente invention. L'ensemble de mesure permet la possibilité de visualiser et de traiter les résultats pendant l'acquisition de nouvelles mesures. La sortie de courbes ou de tableaux sur imprimante ou sur écran, le traitement partiel des données et l'introduction ou les modifications des paramètres des nouvelles analyses sont un gain de temps énorme pour l'opérateur.
Le calculateur comporte plûsieurs logiciels de gestion de plusieurs types d'analyse, par exemple dénommés ci-après sous des noms de marques 5 déposés par l'IFP:
ROCKSIX: acquisition des données Rock-Eval et détermination des températures vraies de pyrolyse.
ROCKINT: interprétation de ces données après correction et entrée d'informations complémentaires.
10 OPTKIN: détermination des paramètres cinétiques des roches mères.
MATOIL: modèle de maturation et de génération d'hydrocarbures.
GENEX: modèle de génération et d'expulsion d'hydrocarbures par classes de carbone.
. Les différents types d'analyses suivant la catégorie des échantillons à
La courbe 33 définit un pic TS2 résultant de la combustion du soufre organique lorsque l'échantillon est chauffé directement sous atmosphère oxydante. Le S02 formé provient alors à la fois de l'oxydation du soufre organique labile et du soufre organique réfractaire. La courbe 34 définit un pic TSr résultant de la combustion du soufre organique lorsque l'échantillon est chauffé en deux étapes, d'abord selon une pyrolyse sous atmosphère inerte, ensuite sous atmosphère oxydante. Le S02 formé
provient alors de l'oxydation du soufre organique réfractaire seulement. Le rapport des surfaces des courbes 33 et 34, chacune rapportée à la masse correspondante de l'aliquote de l'échantillon analysé, permet ainsi de mesurer les teneurs en soufre organique labile et en soufre organique réfractaire de l'échantillon.
La figure 4 montre l'architecture générale du système de mesure et d'évaluation pétrolière à partir d'un échantillon.
La référence 40 représente l'automate de mesure, les fours et les différents capteurs de signaux, tels que décrits figures 1 et 2. La référence 21 désigne un calculateur, par exemple du type PC, comportant une unité
centrale et un écran d'affichage. Le logiciel de pilotage et d'acquisition est du type WINDOWS permettant aisément à l'utilisateur de sélectionner le type d'analyse et le cycle souhaité, et de suivre le déroulement de l'analyse sur un écran. Le tableau 22 symbolise les différents types d'analyse pouvant être mis en ceuvre par le type d'automate selon la présente invention. L'ensemble de mesure permet la possibilité de visualiser et de traiter les résultats pendant l'acquisition de nouvelles mesures. La sortie de courbes ou de tableaux sur imprimante ou sur écran, le traitement partiel des données et l'introduction ou les modifications des paramètres des nouvelles analyses sont un gain de temps énorme pour l'opérateur.
Le calculateur comporte plûsieurs logiciels de gestion de plusieurs types d'analyse, par exemple dénommés ci-après sous des noms de marques 5 déposés par l'IFP:
ROCKSIX: acquisition des données Rock-Eval et détermination des températures vraies de pyrolyse.
ROCKINT: interprétation de ces données après correction et entrée d'informations complémentaires.
10 OPTKIN: détermination des paramètres cinétiques des roches mères.
MATOIL: modèle de maturation et de génération d'hydrocarbures.
GENEX: modèle de génération et d'expulsion d'hydrocarbures par classes de carbone.
. Les différents types d'analyses suivant la catégorie des échantillons à
15 traiter (roches brutes, kérogènes et matières organiques pures, échantillons de réservoir ), ou selon les résultats nécessaires et utiles à l'utilisateur, sont décrits dans le document EP-0767375.
Claims (6)
1) Méthode pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique, dans laquelle l'échantillon est chauffé en atmosphère oxydante, sa température étant élevée successivement jusqu'à une première puis une seconde valeur, ladite première valeur inférieure à 200°C étant atteinte très rapidement puis maintenue sensiblement constante pendant un certain temps, ladite seconde valeur comprise entre 600°C et 850°C étant atteinte selon un gradient de température compris entre 1 et 30°C/min, à partir de ladite première valeur, caractérisée en ce que l'on mesure en continu, à chaque instant de la période de chauffe dudit échantillon, la quantité de SO2 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante, en ce que l' on effectue les deux étapes suivantes:
- on mesure en continu la quantité de SO2 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une partie de l'échantillon ayant subi auparavant une étape de pyrolyse sous atmosphère inerte, - on mesure en continu la quantité de SO2 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une autre partie de l'échantillon.
- on mesure en continu la quantité de SO2 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une partie de l'échantillon ayant subi auparavant une étape de pyrolyse sous atmosphère inerte, - on mesure en continu la quantité de SO2 contenu par l'effluent résultant de ladite chauffe oxydante d'une autre partie de l'échantillon.
2) Méthode selon la revendication 1, dans laquelle on trace une courbe représentative de ladite quantité de S02, et on différencie le S02 d'origine organique du S02 d'origine minérale à partir desdites mesures continues et à
partir de la forme de la courbe.
partir de la forme de la courbe.
3) Méthode selon la revendication 1, dans laquelle on différencie le soufre organique labile du soufre organique réfractaire par l'interprétation conjuguée des mesures résultante desdites deux étapes.
4) Dispositif pour permettre la détermination d'au moins une caractéristique pétrolière d'un échantillon de sédiment géologique placé dans une nacelle, ledit dispositif comportant un premier moyen de chauffe dudit échantillon sous atmosphère non oxydante, des moyens de mesure de la quantité des produits hydrocarbonés dégagés à la suite de l'introduction de l'échantillon dans ledit premier moyen de chauffe, un second moyen de chauffe sous atmosphère oxydante, caractérisé en ce qu'il comporte les moyens de mise en oeuvre des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
3..
3..
5) Dispositif selon la revendication 4, qui comporte un premier ensemble de cellules de mesure en continu du CO2 et du CO contenus par l'effluent dégagé par le premier moyen de chauffe et un deuxième ensemble de cellules de mesure en continu du SO2, CO2 et du CO contenus par l'effluent dégagé par le second moyen de chauffe.
6) Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel lesdites cellules de mesure sont du type infra-rouge.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR3071063B1 (fr) * | 2017-09-12 | 2019-09-13 | IFP Energies Nouvelles | Procede pour la quantification du soufre pyritique et du soufre organique d'un echantillon de roche |
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| FR3135326A1 (fr) * | 2022-05-09 | 2023-11-10 | Vinci Technologies | Procede pour l’analyse de la composition d’hydrocarbures au moyen d’un pyrolyseur sans dispositif de separation |
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|---|---|---|---|---|
| FR2227797A5 (fr) * | 1973-04-27 | 1974-11-22 | Inst Francais Du Petrole | |
| US3880587A (en) * | 1974-04-01 | 1975-04-29 | Shell Oil Co | Method and apparatus for total analysis of hydrocarbon samples |
| DE2701782A1 (de) * | 1976-01-20 | 1977-07-21 | Inst Francais Du Petrol | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von erdoeleigenschaften geologischer sedimente, basierend auf geringen probenahmen |
| FR2339173A1 (fr) | 1976-01-20 | 1977-08-19 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif pour determiner des caracteristiques petrolieres de sediments geologiques sur la base de faibles prelevements |
| FR2376414A1 (fr) * | 1976-12-30 | 1978-07-28 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif d'analyse de sediments geologiques, permettant notamment de determiner leur teneur en soufre organique |
| FR2472754A1 (fr) * | 1979-12-28 | 1981-07-03 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif pour determiner notamment la quantite de carbone organique contenue dans un echantillon |
| CA1252705A (fr) * | 1984-12-17 | 1989-04-18 | Kwang S. Moon | Methode d'analyse de diverses formes du soufre |
| FR2599506B1 (fr) * | 1986-05-27 | 1989-07-21 | Inst Francais Du Petrole | Procede de caracterisation d'un catalyseur par la determination de ses activites de conversion et de cokefaction |
| US4824790A (en) * | 1986-10-17 | 1989-04-25 | Advanced Fuel Research, Inc. | System and method for thermogravimetric analysis |
| FR2607255B1 (fr) * | 1986-11-25 | 1989-09-29 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de determination de la quantite d'au moins un element choisi parmi le carbone, l'hydrogene, le soufre et l'azote d'au moins deux fractions d'un echantillon de matiere organique |
| EP0536155A1 (fr) * | 1991-04-24 | 1993-04-14 | Elf Petroleum Norge A/S | Analyseur de soufre total |
| US6254828B1 (en) * | 1991-04-29 | 2001-07-03 | Lacount Robert B. | Fluid cell substance analysis and calibration methods |
| FR2739694B1 (fr) * | 1995-10-05 | 1997-11-14 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif pour determiner des caracteristiques petrolieres de sediments geologiques |
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