FR2906481A1 - Hydrocarbon thermal cracking modeling by individualizing chemical classes of compounds, defining cracking reaction scheme, defining kinetic scheme, pyrolysis experimentation and determining kinetic parameters and stoichiometric coefficients - Google Patents

Hydrocarbon thermal cracking modeling by individualizing chemical classes of compounds, defining cracking reaction scheme, defining kinetic scheme, pyrolysis experimentation and determining kinetic parameters and stoichiometric coefficients Download PDF

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils

Abstract

Modeling thermal cracking of hydrocarbon, by individualizing the chemical classes of gaseous fraction containing sulfur dioxide and 1-4C hydrocarbons, fractions of saturated hydrocarbons with 6-14C and more than 14C, nitrogen, sulfur and oxygen compounds and solid fraction, defining cracking reaction scheme, defining a kinetic scheme by determining the kinetic parameters and stoichiometric coefficients, pyrolysis experimentation, determining the production and disappearances of chemical classes at simulated temperatures and determining kinetic parameters and stoichiometric coefficients. Modeling thermal cracking of hydrocarbon, comprises: (A) individualizing the chemical classes of gaseous fraction containing sulfur dioxide, hydrocarbons with 1 carbon atom (C1), hydrocarbons with 2 carbon atoms (C2), hydrocarbons with 3 carbon atoms (C3) and hydrocarbons with 4 carbon atoms (C4); fraction of saturated hydrocarbons with 6-14 carbon atoms (C14- fraction), alkylated, preferably methylated, and aromatic hydrocarbons of benzene, toluene, m-, p-, o-xylene and naphthalene; saturated hydrocarbons with more than 14 carbon atoms (C14+ fraction) containing saturated C14+, aromatic hydrocarbons having more than 14 carbon atoms (Aro 1) and aromatic hydrocabons having more than 14 carbon atoms and resulting from thermal cracking of different families of hydrocarbon (Aro 2 and Aro 3); nitrogen, sulfur and oxygen compounds (NSO); and solid fraction containing polyaromatic solid resulting from thermal cracking of the aromatic fraction, preferably thermally reactive and thermally inert polyaromatic solid (B) defining a pattern of cracking reaction of a hydrocarbon, by assessing the decomposing of each reagent into gaseous fraction, C14- fraction, C14+ fraction and solid fraction according to a table given in the specification (C) defining a kinetic scheme by determining the kinetic parameters and stoichiometric coefficients associated with the reaction scheme (D) conducting pyrolysis experiments in a closed environment to monitor production and disappearances of chemical classes at different temperatures and to ensure the quality of the mass balance (E) determining the production and disappearances of chemical classes at the temperatures with a simulation based on the reaction scheme (F) and determining the kinetic parameters and stoichiometric coefficients using a numerical inversion by minimizing the difference between the simulated productions and disappearances and productions and disappearances in pyrolyses.

Description

1 L'invention concerne une méthode de modélisation du craquage thermiqueThe invention relates to a method for modeling thermal cracking

des produits pétroliers, et notamment des huiles. Les fluides pétroliers sont des mélanges très complexes de composés organiques.  petroleum products, and in particular oils. Petroleum fluids are very complex mixtures of organic compounds.

Les principales familles de composés sont les hydrocarbures saturés, les aromatiques, les résines et les asphaltènes. Les hydrocarbures saturés forment le groupe majoritaire sauf dans les pétroles lourds dégradés. Cette famille comporte des n-alcanes, mais aussi des isoalcanes et des cyclo-alcanes. La famille des hydrocarbures aromatiques contient des composés de 1 à 5 noyaux aromatiques, substitués par des groupements méthyles ou alkyles. Les composés soufrés des pétroles comportent des thiols, des sulfures, des thiophènes, des benzothiophènes, des dibenzothiophènes, des naphtothiophènes, et des bithiophènes. Les résines et les asphaltènes sont des molécules de haute masse moléculaire contenant des hétéroatomes : N, S et O, d'où l'appellation NSO. Le pétrole brut peut contenir des traces de métaux. Le Vanadium peut représenter jusqu'à 75% de la teneur en métaux suivi du Nickel. La nomenclature suivante est utilisée dans la suite de la description : On désignera par kérogène de type I, Il, III, Ils les types géologiques de kérogène connus de l'homme du métier : Kérogène de type I, Kérogène de type II, Kérogène de type III, Kérogène de type Ils (contenant du soufre). Pour la définition des kérogènes de Type I, ll et III on se reportera à Durand et al., 1972 ; Durand and Espitalié, 1973 ; et pour le Type II-S à Orr and Sinninghe Damsté 1986. Dans la description qui suit, on désignera par kérogène 1, kérogène 2, kérogène 3 et 25 kérogène 4 les différentes classes chimiques de kérogène déterminées pour la mise en oeuvre de la présente invention à l'intérieur de chaque type géologique. Les autres classes chimiques déterminées dans la méthode selon l'invention sont : Cl : famille d'hydrocarbures à 1 atome de carbone C2 : famille d'hydrocarbures à 2 atomes de carbone 30 C3 : famille d'hydrocarbures à 3 atomes de carbone C4 : famille d'hydrocarbures à 4 atomes de carbone C14- : hydrocarbures saturés et insaturés ayant entre 6 et 14 atomes de carbone aro BTXN : hydrocarbures aromatiques de type benzène, toluène, m-, p-, o-xylène, naphtalène 35 aro alkyl : autres hydrocarbures aromatiques alkylés ayant de 6 à 14 atomes de carbone 20 2906481 2 aro-méthyl : hydrocarbures aromatiques méthylés ayant de 6 à 14 atomes de carbone C14+ sat : hydrocarbures saturés et insaturés ayant plus de 14 atomes de carbone Aro 1 : hydrocarbures aromatiques ayant plus de 14 atomes de carbone Aro 2 et aro 3 : hydrocarbures aromatiques ayant plus de 14 atomes de carbone et résultant 5 du craquage thermique de différentes familles d'hydrocarbures. Préchar : solide polyaromatique résultant du craquage thermique de la fraction aromatique, encore hydrogéné, donc encore thermiquement réactif. Char : solide polyaromatique inerte thermiquement. 10 Les résines et les asphaltènes sont des molécules de haute masse moléculaire contenant des hétéroatomes : azote, soufre et oxygène, on les désignera par NSO. NSOI : composés NSO solubles dans les solvants polaires. NSO2 : composés NSO solubles dans les solvants saturés NSOS = NSO tot = NSO1+NSO2 = résines + asphaltènes 15 L'invention peut également être appliquée à la compréhension des processus de formation du pétrole et du gaz dans les roches sédimentaires, notamment la cinétique du phénomène de craquage thermique du kérogène et des produits pétroliers associés dans les roches mères : craquage primaire et craquage secondaire. État de la technique L'état de l'art peut être représenté par le contenu des références bibliographiques ci-dessous, auxquelles se réfère la description. - Behar, F., Ungerer, P., Kressmann, S., Rudkiewicz, J. L., 1991. Thermal evolution of crude oils in sedimentary basins: experimental simulation in a confined system and kinetic modelling. Oil and Gas Science and Technology 46, 151-181. - Behar, F., Vandenbroucke, M., Tang Y., Marquis F., Espitalié J., 1997. Thermal cracking of kerogen in open and closed systems : determination of kinetic parameters and stoichiometric coefficients for oil and gas generation. Organic Geochemistry 26, 321-339. - Durand B., Espitalié J., Nicaise N., Combaz A., 1972. Etude de la matière organique insoluble (kérogène) des argiles du Toarcien du Bassin de Paris. I- Etudes par les procédés optiques, analyse élémentaire, étude en microscopie et diffraction électronique. Oil and gas science and technology 27, 865-884. 2906481 3 - Durand B., Espitalié J., 1973. Evolution de la matière organique au cours de l'enfouissement des sédiments. Compte rendu de l'Académie des Sciences, 276, 2253-2256. Espitalié J., Laporte J. L., Madec M., Marquis F., Leplat P., Paulet J., Boutefeu A., 1977. 5 Méthode rapide de caractérisation des roches mères, de leur potentiel pétrolier et de leur degré d'évolution. Oil and gas science and technology 32, 23-42. - Horsfield, B., Disko U., Leibtner F., 1989. The micro scale simulation of maturation : outline of a new technique and its potential application. Geologische Rundschau 78/1, 361-374. 10 - Khorasheh, F., Gray, M.R., 1993. High-pressure thermal cracking of n-hexadecane. Industrial Engineering and Chemical Research 32, 1853-1863. - Luo, L.C., Michael, G.E., 1994. A multicomponent oilcracking model for modelling preservation and composition of reservoired oil. Organic Geochemistry 21, 911-925. Lewan, M., 1993. Laboratory simulation of petroleum formation: Hydrous pyrolysis. In: 15 Engel M.H., Macko, S. (Ed), Organic Geochemistry Principles and Applications, Plenum, New York, pp. 419-442. - Lewan M. D., Winters J. C., Mac Donald J. H., 1979. Generation of oil-like pyrolysate from organic rich shales. Science 203, 897-899. - Lorant, F., 1999. Genèse tardive des gaz hydrocarbures dans les bassins 20 sédimentaires: études cinétique et isotopique. Thèse ENSPM-Université de Strasbourg 1. - Lorant F., Behar F., Vandenbroucke M., Mc Kinney D. E., Tang Y., 2000. Methane generation from methylated aromatics : kinetic study and carbon isotope modelling. Energy and Fuels 14, 1143-1155. 25 - Orr W. L, Sinninghe Damsté J. S. (1990) Geochemistry of sulfur in petroleum systems. In Geochemistry of sulfur in fossil fuels (editted by Orr W. L. and White C. M.), pp. 3-29, ACS symposium series 429. Tissot B.,1969. Premières données sur les mécanismes et la cinétique de la formation du pétrole dans les bassins sédimentaires. Simulation d'un schéma réactionnel sur 30 ordinateur. Oil and gas science and technology 24, 470-501. - Ungerer P., Pelet R., 1987. Extrapolation of of the kinetics of oil and gas formation from laboratory experiments to sedimentary basins. Nature 327, 52-54. Ungerer, P., Behar, F., Villalba, M., Heum, O.R., 1988. Kinetic modelling of oil cracking. Organic Geochemistry 13, 857-868. 35 2906481 4 Craquage des huiles Le craquage thermique est un mécanisme radicalaire qui a été mis en évidence en étudiant le craquage des hydrocarbures. Des études ont été menées sur certains composés modèles. Ainsi des travaux ont été publiés sur le craquage du n-hexane et du n-hexadecane. 5 Des études ont également été publiées sur le C25 n-alcane (n-pentacosane), comme composés modèles des paraffines lourdes (Behar and Vandenbroucke, 1996). Enfin, un modèle théorique pour calculer les vitesses globales de craquage des n-alcanes de C3 à C32 a été proposé. La famille des cyclo alcanes qui représentent une classe chimique importante des fluides pétroliers a été très peu étudiée en cinétique thermique. 10 De même, très peu de travaux ont été publiés sur le craquage des hydrocarbures aromatiques. De plus compte tenu de la complexité chimique de cette famille, les mécanismes de craquage sont loin d'être connus. Des informations sur des paramètres cinétiques apparents ont été obtenues à partir d'études de l'éthylbenzène, du nbutylbenzène, du n-dodécylbenzène, des structures polycycliques alkylées et du 9methylphenanthrene. La tétraline (1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) a été aussi étudiée comme composé modèle représentatif de la famille des naphténoaromatiques par de nombreux auteurs (Khorasheh et Gray, 1993). Un schéma cinétique détaillé pour le craquage thermique de la tétraline a été proposé et la pyrolyse de la 2-éthyltétraline a également été étudiée. 20 La pyrolyse de fractions naturelles de fluides pétroliers a fait l'objet de quelques études expérimentales (Ungerer et al., 1988; Kuo et Michael, 1994) dans le but de proposer des modèles globaux empiriques de craquage. Un modèle empirique a été proposé pour le craquage des huiles à partir de données expérimentales réalisées sur 2 huiles. Le schéma cinétique comporte 11 classes qui inclut 5 classes aliphatiques (methane, éthane, (propane + 25 butane), C6-C14 saturés, C14+ saturés) et 6 classes aromatiques (BTXN (Benzène + Toluène + Xylène + Naphtalène), C9-C14 aromatiques, les C14+ aromatiques instables, les C14+ aromatiques plus stables, le précoke et le coke). Dans ce modèle, afin de réduire le nombre de classes, le même facteur de fréquence a été appliqué pour toutes les classes chimiques instables. De plus, chaque réaction est mono énergétique. Ce modèle très simplifié est peu 30 prédictif et n'a pas pu être utilisé pour rendre compte des observations de composition de fluides pétroliers qui ont subi un craquage thermique intense dans les réservoirs naturels. Une version modifiée a été publiée plus récemment, mais elle comporte encore de très grosses incertitudes ; en particulier ce modèle ne restitue pas les quantités respectives de gaz et d'huiles présentes dans les réservoirs naturels et la fraction liquide est trop enrichie en 35 structures aromatiques par rapport aux fluides naturels. 2906481 5 Une tentative d'élaboration de schéma cinétiques réels sur un mélange complexe de composés modèles a été publiée. Ce schéma, après lumping comporte 5000 réactions. Le modèle rend compte du craquage d'un mélange de 52 molécules à dominance paraffinique : 30 alcanes linéaires (de CH4 à C30H62), 10 alcanes ramifiés (dont le pristane et le phytane), 2 5 naphtènes (propylcyclopentane et propylycyclohexane), la tétraline, le 1-méthylindane, 4 aromatiques (benzène, toluène, butylbenzène et décylbenzène), 3 composés hétéroatomiques (di-isopropyl disulfure, isopropylmercaptan, et H2S) et le naphtalène. Une globalisation par le "Iumping" d'espèces a été réalisée pour réduire la taille du système de réactions élémentaires. La méthode de "Iumping" utilisée consiste à regrouper tous les 10 isomères de fonction en un pseudo-composé. Le modèle comporte ainsi 5200 processus. Le modèle est centré surtout sur la pyrolyse des alcanes dont le craquage est présenté dans le modèle par des réactions d'ordre 1/2 avec des énergies d'activation d'environ 70 kcal/mol. Le rôle des composés alkyl-aromatiques et naphténo-aromatiques dans le modèle est l'inhibition de pyrolyse des alcanes par formation des radicaux stabilisés par résonance. 15 Les composés aromatiques sont sous-représentés dans le modèle et leur craquage est limité aux conversions moyennes. Les composés lourds : résines et asphaltènes ne sont pas pris en compte dans le modèle. D'autre part les molécules soufrées simples utilisées dans le modèle (disulfure, mercaptan) ne sont pas représentatives de cette classe dans les huiles réelles, qui comprennent surtout des composés aromatiques soufrés dont le 20 comportement thermique n'a pas encore été élucidé (thiophène, benzothiophène, dibenzothiophène, naphténothiophènes). En conclusion, à l'heure actuelle les données disponibles sont soit des études précises sur composés modèles, soit des études limitées ou peu prédictives sur des fluides 25 pétroliers ou des fractions de fluides pétroliers. Aussi une originalité de la méthode selon l'invention concernant le craquage de produits pétroliers, est de proposer un schéma par un nombre limité de classes chimiques globales et de contraindre la détermination des paramètres cinétiques globaux avec ceux obtenus sur composés modèles. 30 Application au craquage secondaire des produits issus de la décomposition thermique du kéroqène Concernant plus particulièrement le craquage du kérogène, il est reconnu que le 35 processus de formation du pétrole et du gaz dans les bassins sédimentaires est le résultat 2906481 6 d'un craquage thermique de la matière organique, appelée kérogène, présente dans les roches mères. Les réactions de craquage thermique ont lieu dans les systèmes naturels à des températures comprises entre 80 et 200 C pour des temps atteignant plusieurs millions d'années. Ces réactions ne pouvant être reproduites dans les mêmes conditions au 5 laboratoire, il est nécessaire de réaliser des expériences à plus haute température (300-600 C) et pendant des temps raisonnables (quelques minutes à quelques heures). Pour chacune des réactions considérées, les vitesses de dégradation observées à différentes températures au laboratoire permettent de définir des lois de variation en fonction du temps et de la température, et par extrapolation d'évaluer les vitesses de ces mêmes réactions 10 dans les systèmes naturels. Le kérogène est un mélange complexe de macromolécules de masse molaire très élevée et il est insoluble dans les solvants organiques usuels. II est possible d'en étudier son craquage thermique soit dans des réacteurs ouverts (technique Rock Eval), soit dans des réacteurs fermés (Horsfield et al., 1989, Behar et al., 1989) soit dans des réacteurs fermés 15 en présence d'eau (Lewan et al., 1979; Lewan 1993). Bien que mettant en jeu des mécanismes physico-chimiques d'une complexité extrême, le craquage thermique du kérogène obéit globalement aux principes de la cinétique chimique. Les effets conjugués du temps et de la température sur la vitesse de transformation du kérogène en hydrocarbures ont été démontrés depuis longtemps. 20 Expérimentalement d'abord, avec les travaux pionniers des années 1930 montrant que la formation du pétrole à partir du kérogène est d'autant plus rapide que la température est élevée. Ces études ont également permis de mettre en évidence l'existence d'une relation au premier ordre entre la quantité d'hydrocarbures formés et leur vitesse de production. Ce n'est que bien plus tard, dans les années 60 et 70, que ces principes émis 30 ans plus tôt ont été 25 validés par des observations. S'inspirant à la fois des modèles de réactivité des polymères et des approches développées dès la fin des années 40 par les charbonniers allemands, les premiers modèles de craquage primaire dans les roches mères pétrolifères apparaissent dans les années 60. Plusieurs approches pour la conversion thermique du kérogène en pétrole et en gaz ont 30 été développées et décrites dans la littérature. On peut regrouper ces modèles selon deux sortes de schémas réactionnels : - Les modèles à réactions consécutives (a) : la formation des hydrocarbures dans les roches mères ne résulte pas de la décomposition directe du kérogène, mais d'une série de transformations successives transformant le kérogène en une phase visqueuse 35 thermiquement labile (appelée, selon les auteurs, soit mésophase, soit bitume, soit NSO), 2906481 7 qui a son tour se décompose en pétrole et gaz (Tissot, 1969). Chaque réaction est supposée mono-réactionnelle, d'ordre 1, et les constantes de vitesse sont données par la loi d'Arrhénius. - Les modèles à réactions parallèles (b) : ici le potentiel pétrolier d'une roche mère est 5 décrit au moyen de réactions compétitives indépendantes d'ordre 1, dont les constantes de vitesse sont fournies par la loi d'Arrhenius. Les réactions sont caractérisées chacune par une énergie d'activation propre, fixée à l'avance, un facteur pré-exponentiel (le même pour toutes les réactions), et une fraction du potentiel pétrolier. Ces fractions, correspondant à la contribution de chaque réaction au potentiel pétrolier total, sont définies en fonction des 10 énergies d'activation, soit de manière indépendante les unes des autres au moyen d'une distribution discrète (Ungerer et Pelet, 1987), soit de manière contrainte au moyen d'une fonction continue. Dans tous les cas, les paramètres cinétiques et stoechiométriques associés aux 15 réactions de craquage sont habituellement calibrés au moyen d'expériences de pyrolyses, effectuées à forte température (300-700 C) pour des temps allant de quelques minutes à quelques semaines. Les modèles empiriques ainsi obtenus ne sont que des représentations simplistes du bilan pétrolier du kérogène en fonction du temps et de la température. Extrapolés à basse température, ils permettent néanmoins d'estimer la période géologique 20 pendant laquelle des hydrocarbures se sont formés dans une roche mère. L'application qui est faite de ces modèles cinétiques en simulation numérique des bassins sédimentaires nécessite un paramétrage précis et géologiquement réaliste. Or, on a observé que selon la manière dont sont conduites les expériences de pyrolyse au laboratoire 25 (milieu ouvert, milieu fermé, avec ou sans ajout d'eau), les valeurs des paramètres cinétiques obtenus à partir d'un même kérogène sont très variables. Cela est vrai quelque soit le modèle (a) ou (b) supposé, c'est-à-dire que chaque modèle cinétique ne permet de représenter que le jeu de données à partir duquel il a été calibré. Ce constat amène à la conclusion qu'aucune des deux approches ne modélise en fait de manière satisfaisante la 30 transformation du kérogène en hydrocarbures, les différences expérimentales n'étant pas élucidées pas les mécanismes chimiques proposés. Quel que soit le système de pyrolyse, les produits de pyrolyse obtenus lors du craquage thermique du kérogène incluent à la fois des gaz hydrocarbures et non hydrocarbures, des 35 hydrocarbures saturés et aromatiques et des composés organiques solubles dans les 2906481 8 solvants organiques et qui contiennent de l'oxygène, de l'azote et du soufre. L'ensemble de ces produits est généralement appelé "composés NSO". Ils sont de poids moléculaires élevés. 5 La difficulté principale dans l'étude du craquage thermique du kérogène est que la composition chimique du kérogène ou réactif n'est pas connue. Seules des analyses globales et des techniques de dégradation chimique ou thermique permettent d'avoir des informations structurelles sans pour cela avoir accès à l'identification des molécules constitutives du kérogène. Ainsi l'approche la plus généralement utilisée est de suivre la 10 nature des produits formés et de faire un bilan de masse entre le réactif résiduel et la masse des produits. Une deuxième difficulté est de relier les liens réactionnels entre la nature des produits formés et le réactif de départ ; certains produits en effet, pouvant subir à leur tour un craquage thermique et générer de nouveaux constituants (craquage secondaire). 15 Enfin, une troisième difficulté est la mise en oeuvre de protocoles analytiques variés et appropriés à la caractérisation des produits formés. Ainsi, la méthode selon l'invention propose d'une part, un modèle de craquage thermique d'au moins un hydrocarbure, notamment des huiles, qui peut être utilisé comme 20 un modèle de craquage secondaire permettant de résoudre les problèmes ci-dessus mentionnés. L'invention propose ainsi un schéma cinétique du craquage thermique de produits pétroliers comprenant un nombre limité de classes chimiques globales et dans lequel la 25 détermination des paramètres cinétiques globaux est contrainte par ceux obtenus sur composés modèles. La méthode selon l'invention 30 L'invention concerne une méthode de modélisation du craquage thermique d'au moins un hydrocarbure, dans laquelle : a- on individualise au moins les classes chimiques suivantes : • Fraction gazeuse : H2S, C1, C2, C3, C4 • Fraction C14_ : C14- sat, C14_ alkyl, 014_ methyl, BTXN 2906481 9 • Fraction C14+ : C14+sat, C14+ Aro-1, 2, 3 • NSOs • Fraction solide : préchar, char 5 b- on définit un schéma réactionnel du craquage d'au moins un hydrocarbure, dans lequel on impose que chaque réactif se décompose en fraction gazeuse, fraction C14-, fraction C14+ et fraction solide selon le tableau suivant : classe fraction gazeuse fraction C14- fraction C14+ fraction chimique solide C14- alkyl -* Cl C2 C3 C4 BTXN alkyl Aro-3 C14-methyl -+ C1 BTXN Aro-3 C14- Sat Cl C2 C3 C4 methyl Aro-2 C14+ Sat -> Cl C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Aro-2 C14+ Aro1 -> H2S Cl C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Sat+ Aro-2 prechar C14+ Aro-2 -+ C1 Aro-3 prechar C14+ Aro-3 C1 prechar NSOs H2S Cl C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Sat+ Aro-1 prechar prechar -> C1 char 10 et dans lequel la fraction C14- comporte des hydrocarbures entre 6 et 14 atomes de carbone, saturés, notés Sat-, aromatiques de type benzène, toluène, m-, p-, o-xylène, naphtalène et notés BTXN, aromatiques alkylés, notés alkyl, aromatiques méthylés, notés méthyl ; et dans lequel la fraction C14+ comporte des hydrocarbures ayant plus de 14 atomes de 15 carbone, saturés, notés Sat+, et aromatiques notés Aro-1 à Aro-2. De préférence, on définit un schéma cinétique par détermination des paramètres cinétiques et des coefficients stoechiométriques associés audit schéma réactionnel, en réalisant les étapes suivantes : 20 c- on réalise des expériences de pyrolyse en milieu fermé afin de suivre des productions et des disparitions des classes chimiques à différentes températures et de s'assurer de la qualité des bilans massiques ; 2906481 10 d- on détermine des productions et des disparitions des classes chimiques auxdites températures à l'aide d'une simulation basée sur ledit schéma réactionnel selon les étapes a) et b); et e- on détermine lesdits paramètres cinétiques et lesdits coefficients stoechiométriques à 5 l'aide d'une inversion numérique dans laquelle on minimise la différence entre lesdites productions et lesdites disparitions simulées à l'étape d) et lesdites productions et lesdites disparitions issues des pyrolyses à l'étape c). Avantageusement on utilise un simulateur numérique résolvant des lois de vitesse 10 desdites réactions dudit schéma cinétique en fonction du temps et de la température. De manière avantageuse, on caractérise lesdites réactions de craquage par des distributions d'énergies d'activation, EEa, EEb, EEf, EEg, et par des énergies d'activation, Ec, Ed, Ee, Eh, E;, ainsi que par des coefficients stoechiométriques, A'1 à A'6, B'1 à B'6, C'1 à C'3 , 15 D'1 et D'2, E1 et E2, F1 à F3, G1 à G3, H1 à H3 et I1 à 13, selon le schéma cinétique réactionnel suivant : NSOs EEa C14+ Aro-1 EEb C14+ Aro-2 Ec Ed C14+ Aro-3 Ee prechar C14+ Sat EEf C14_ Sat EE9• C14 alkyl aro Eh C14+ methyl aro E' A'1 non HC gas + A'2 HC + A'3 C14. + A'4 C14+ sat + A'5 C14+ Aro-1 + A'6 prechar B'1 non HC gas + B'2 HC + B'3 C14_ + B'4 C14+ sat + B'5 C14+ Aro-2 + B'6 prechar C'1 C1 + C'2 C14+ Aro-3 + C'3 prechar D'1 C1 + D'2 prechar E1 C1 + E2 char F1 HC + F2 C14. + F3 C14+ Aro-2 G1 HC + G2 C14_ + G3 C14+ Aro-2 H1 HC + H2 C14. + H3 C14+ Aro-3 I1 C1 + 12 C14_ + 13 C14+ Aro-3 et dans laquelle non HC gas représente les gaz non hydrocarbures et HC représente les gaz hydrocarbures. 20 2906481 11 Dans un mode de réalisation préféré, on réalise une réduction de la taille du schéma réactionnel en fonction des conditions requises par un domaine d'application, en diminuant le nombre de classes chimiques par regroupement desdites classes chimiques. 5 De manière avantageuse, on applique la méthode selon l'invention à la modélisation du craquage secondaire des produits issus de la décomposition thermique du kérogène dans la roche mère. Description succincte des figures 10 - La figure 1 représente la démarche adoptée pour obtenir le schéma réactionnel Iumpé pour le craquage des huiles ou le craquage secondaire dans le réservoir. -La figure 2 représente la démarche adoptée pour proposer un schéma réactionnel de craquage primaire et secondaire du kérogène selon l'invention. - La figure 3 représente les réactions de craquage successives et parallèles du 15 schéma réactionnel de craquage primaire et secondaire selon l'invention. - Les figures 4A à 4C représentent des abaques de TR Cinétique et de TR Naturel pour les quatre kérogènes initiaux étudiés. - La figure 5 représente les réactions de craquage successives et parallèles du schéma réactionnel de craquage thermique d'hydrocarbures selon l'invention. 20 Description détaillée de la méthode Craquage des hydrocarbures 25 Les schémas cinétiques de craquage des hydrocarbures élaborés à partir des expériences au laboratoire dans des conditions de température élevée (généralement supérieure à 250 C dans la pratique) permettent de déterminer des paramètres cinétiques. Ces derniers sont utilisés pour déterminer les réactivités thermiques dans les conditions naturelles, c'est-à-dire inférieures à 250 C. Ainsi il est possible, suivant la réactivité 30 thermique trouvée pour les différentes classes chimiques, de faire des regroupements entre certaines classes et de réduire ainsi la complexité des schémas cinétiques initiaux. Cette technique de regroupement est classiquement appelée Jumping . Ce regroupement permet de régénérer un modèle cinétique plus simple, utilisable notamment dans les modèles de systèmes pétroliers sédimentaires. Le nombre de classes 35 chimiques du modèle de craquage thermique est en effet un paramètre fortement limitant 2906481 12 pour les temps de calcul des simulateurs de bassin. Le regroupement ( lumping ) doit néanmoins obéir à deux exigences : limiter les pertes en précision sur la prédiction des vitesses globales de craquage des hydrocarbures (le modèle groupé doit être équivalent au modèle complet concernant la 5 prédiction des fenêtres de craquage des hydrocarbures) ; - obtenir, après regroupement, des classes chimiques ayant un intérêt métier : intégrité du calcul des propriétés thermodynamiques du fluide hydrocarboné total, intégrité des notions de pétrole (hydrocarbures liquides) et gaz (hydrocarbures gazeux). 10 Cette double contrainte implique la préservation de certaines classes et de certaines réactions, notamment le craquage des produits lourds. Les autres classes peuvent être regroupées soit par points de bulles (regroupement préservant le calcul des propriétés thermodynamiques), soit par structure chimique et réactivité thermique (regroupement préservant le calcul des fenêtre de craquage). Ce modèle cinétique de craquage comprend 15 16 classes dont la composition élémentaire est donnée dans le Tableau 4 : Fluide avec du soufre Fluide sans soufre Classe C H S Total C H Total H2S 5,88 94,12 100,00 C1 75,00 25,00 100,00 C2 80,00 20,00 100,00 C3 81,82 18,18 100,00 C4 82,76 17,24 100,00 C6-C14 sat 84,40 15,60 100,00 BTXN 91,03 8,97 100,00 C14_ alkyl 89,45 10,55 100,00 C14_ methyl 90,43 9,57 100,00 C14+ Sat 85,07 14,93 100,00 C14+ Arc-1 84,37 9,94 5,69 100,00 89,46 10,54 100,00 C14+ Aro-2 85,06 6,94 8,00 100,00 92,46 7,54 100,00 C14+ Aro-3 85,37 6,38 8,25 100, 00 93,04 6,96 100,00 NSOs 84,00 9,50 6,50 100,00 89,84 10,16 100,00 prechar 86,15 4,98 8,87 100,00 94,54 5,46 100,00 char 86,74 3,93 9,33 100,00 95, 67 4,33 100,00 Tableau 4 : liste et composition élémentaire des classes inclus dans le modèle cinétique 20 Le schéma cinétique est donné dans le tableau 5 : les réactions peuvent être représentées par des distributions d'énergie d'activation avec un facteur de fréquence unique soit être mono énergétiques. Les classes stables sont H2S, C1, C2, C3, C4, BTXN et char. 2906481 13 Classe Fraction gazeuse Fraction C14- Fraction C14, Fraction solide E P log A chimique H2S C, C, C3 C4 Sat BTXN alkylmethyl Sat Aro-1 Aro-2 Aro-3 prechar char Total % C14_ alkyl aro 10,5 4,7 1,7 1,6 10,0 25, 7 45,8 100,0 56,0 100,0 13,1 methyl aro 10,9 50,6 38,5 100,0 55,0 100,0 11, 7 C,4 Sat 4,0 20,0 23,0 24,0 22,0 7,0 100,0 70,5 73,0 17,8 76,0 27,0 17,8 C14,Sat 4,0 7,0 9,0 9,0 50,0 4,0 6,0 11,0 100,0 67,5 60,0 17,8 70,5 40,0 17,8 C 14, Am-1 1,8 2,5 1,6 1,7 1,9 7,0 1,6 0,4 18,0 48,0 15,5 100,0 52,0 80,0 13,3 54,0 20,0 13,3 C,4, Aro-2 3,0 70,0 27,0 100,0 49,0 100,0 10,8 C14, Aro-3 7,1 92,9 100,0 54,3 100,0 12,0 NSOs 0,8 2,5 1,3 1,3 1,3 10,0 3,5 0,8 9,0 35,0 34,5 100,0 52,0 40,0 13,1 56,0 55,0 13,1 58,0 5,0 13,1 prechar 5,0 95,0 100,0 56,0 100,0 12,4 Tableau 5 : schéma cinétique de craquage thermique de fluide pétrolier 5 Le schéma a été testé sur des expériences de laboratoire réalisées sur un fluide pétrolier naturel. A partir de ce schéma cinétique, un deuxième schéma a été proposé qui regroupe certaines familles chimiques. Le schéma cinétique réactionnel correspondant est décrit dans la figure 5. Io Le regroupement de constituants et de réactions en vue de réduire la taille d'un schéma réactionnel est une pratique courante en chimie réactionnelle, plus particulièrement en cinétique radicalaire. Différentes techniques mathématiques ont été élaborées dans ce but, en fonction du degré de réduction et de la nature du regroupement souhaité 15 (regroupement générique, réactionnel, etc.). En règle générale, le regroupement a pour but de simplifier la mise en oeuvre du modèle cinétique. Ainsi, habituellement les schémas cinétiques sont calibrés et regroupés pour des conditions thermiques et des durées correspondant au domaine d'application. Dans le cas spécifique de la prédiction de la réactivité du pétrole, il n'est pas possible de calibrer et 20 regrouper le modèle aux températures et durées observées dans la nature. Une originalité de la méthode proposée ici pour le craquage des hydrocarbures, et notamment des huiles, consiste donc : à calibrer un schéma réactionnel complexe dans les conditions de laboratoire (haute 25 température, durée courte) ; - à réaliser ensuite une réduction du schéma pour un domaine restreint d'application, 2906481 14 différent des conditions de calage : par exemple, dans le cas d'une application en modélisation de bassin, le domaine choisi combine basse température (gradient géothermique) et longue durée (plusieurs millions d'années). 5 Cette stratégie est réalisée au moyen d'un simulateur numérique de schémas réactionnels, calculant les vitesses des réactions de craquage à la fois à haute et à basse température. L'analyse des données simulées à basse température, pour chaque classe du schéma complexe, permet de sélectionner les classes à regrouper (en fonction de leurs réactivités, et/ou de leur poids moléculaire). Ensuite, les compositions regroupées à basse 10 température permettent de réécrire un schéma cinétique simplifié, extrait des réactions du modèle cinétique complexe originel. L'ensemble de la stratégie est résumée dans la figure 1, dans laquelle : CD Domaine expérimental AD Domaine d'application 15 ED Données expérimental CS Schéma cinétique complexe (domaine expérimental) S Simulation dans les conditions du domaine d'application SD Données simulées dans les conditions d'application L Regroupement ("Lumping") 20 RS Schéma cinétique réduit (domaine d'application) Suivant cette approche, trois exemples de lumping selon l'invention sont décrits ci-après : réduction 1, 2 et 3. Les nouvelles classes chimiques ainsi obtenues et les nouveaux paramètres de craquage sont résumés dans les tableaux 6 et 7. La réduction 3 propose un 25 schéma avec 8 classes mais nous ne sortirions pas du cadre de l'invention en réalisant un regroupement de classes de façon à obtenir un nombre de classe inférieur. 2906481 15 Type de modèle initial réduction 1 réduction 2 réduction 3 Liste de classes H2S H2S H2S H2S chimiques C1 C1 Cil C1-C4 C2 C2 C2-C4 C14- C3 C3-C4 C14- C14+ Sat C4 C14- C14+ Sat C14+ Aro C14_ Sat C14+ Sat C14+ Aro NSOs BTXN C14+ Aro NSOs prechar C14_ alkyl aro NSOs prechar char C14_methyl aro prechar char C14+ Sat char C14+ Aro1 C14+ Aro-2 C14+ Aro-3 NSOs prechar char Nombre de classes 16 10 9 8 Tableau 6 : possibilités de schémas réduits pour le craquage des fluides pétroliers. Ce schéma réduit est donné dans le tableau 7 et les compositions élémentaires 5 correspondantes dans le tableau 8. Classe gas C14_ C14+ Solide E P log A chimique H2S C1 C2 C3-C4 total Sat Aro NSOs prechar char Total 0/0 C14_ 6.0 20.0 48.0 26.0 100.0 70.2 32.0 17.8 6.0 20.0 48.0 26.0 100.0 72.6 34.0 17.8 12.0 5.0 4.5 78.6 100.0 56.6 14.0 13. 1 18.4 81.6 100.0 53.6 10.0 10.8 100.0 --------------- 100.0 75.0 10.0 10.8 C14.1. Sat 4.0 7.0 18.0 64.0 7.0 100.0 67.5 60.0 17.8 3.0 7.0 18.0 66.0 6.0 100.0 70.4 40.0 17.8 C14+ Aro 5.0 5.8 4.0 9.0 21.5 44.5 10.2 100.0 52.1 40.0 13.3 5.5 94.5 100.0 48.5 20.0 10.8 6.0 94.0 100.0 51.0 20.0 10. 8 7.1 92.9 100.0 55.8 20.0 12.4 NSOs 2.7 1.4 2.6 14.3 9.0 35.0 35.0 100.0 52.0 40.0 13.1 56.0 55.0 13.1 58.0 5.0 13.1 Prechar 5.0 95.0 100.0 56.0 100.0 12.4 Tableau 7 : paramètres cinétiques pour les schémas réduits. 10 2906481 16 'Fluides pétroliers soufrés Fluides pétroliers non soufrés 1 Classe chimique C H S Total C H Total C14- 85.26 14.74 0.00 100.00 014+ Sat 85.07 14.93 0.00 100.00 C14+ Aro 84.85 8.03 7.13 100.00 91.36 8.64 100.00 NSOs 84.00 9.50 6.50 100.00 89.84 10.16 100.00 prechar 86.15 4.98 8.87 100.00 94.54 5.46 100.00 char 86.74 3.93 9.33 100.00 95.67 4.33 100.00 Tableau 8 : composition élémentaire des classes chimiques pour les schémas réduits. Application comme modèle de craquage secondaire de la matière organique dans les 5 roches mères L'invention peut être appliquée également à l'élaboration de schémas cinétiques de craquage de la matière organique dans les roches mères qui incluent non seulement le craquage du kérogène (craquage primaire), mais également celui des composés NSOs 10 générés à partir de ce kérogène (craquage secondaire). Ainsi le fluide expulsé de la roche mère est le résultat du craquage du kérogène et de celui des composés NSOs. Cette approche correspond donc à un couplage entre les deux concepts décrits précédemment et schématisés dans la figure 2 qui décrit la démarche adoptée pour proposer un schéma réactionnel de craquage primaire et secondaire du kérogène utilisant le modèle de craquage 15 secondaire selon l'invention dans laquelle : K Kérogène (Type I, Il, III, Ils) B Produit lourd intermédiaire (Bitume, Mésophase, NSO, etc.) HC ^ Hydrocarbures Xi Coefficients stoechiométriques. 20 Une démarche originale de la présente invention est : - d'établir des bilans massiques et des bilans atomiques complets sur les éléments présents dans le kérogène initial (kérogène de type I, II, III et Ils) c'est-à-dire du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et du soufre sur l'ensemble des produits de pyrolyse (gaz, liquide 25 et solide). - de donner une description détaillée des produits de pyrolyse en : • gaz non hydrocarbures : CO2, H2S et H2O • gaz hydrocarbures C,, C2, C3 et C4i 2906481 17 • hydrocarbures liquides : 06-014 méthyl aromatiques, C6-014 alkyl aromatiques, BTXN, C6-C14 saturés, C14+ saturés, C14+ aromatiques 1, C14+ aromatiques 2, C14+ aromatiques 3. 5 • les composés NSOs 1 et NSOs 2 • les résidus solides : kérogène 1, kérogène 2, kérogène 3, kérogène 4 et prechar et char. Le choix de ces classes et la détermination de leur proportion dans le mélange des produits de pyrolyse provient de la méthode d'acquisition des paramètres décrite 10 précédemment. - Le suivi détaillé de ces différentes classes en fonction de la conversion du kérogène permet d'élaborer un schéma cinétique cohérent qui comprend des réactions parallèles et successives. Ces réactions peuvent être décrites par des distributions d'énergies d'activation et par des réactions mono énergétiques (Figure 3). La nomenclature des composés 15 chimiques est décrite en début de description. Le schéma cinétique global inclut les réactions de craquage secondaire des produits issus du craquage du kérogène comme les composés NSOs 1 et 2. En effet, comme mentionné précédemment, les NSOs 1 et 2 sont instables thermiquement dans les 20 conditions de laboratoire et dans les conditions géologiques : aussi une réaction de craquage de ces composés a été introduite et peut être modélisée par le schéma cinétique réactionnel de craquage d'hydrocarbure selon l'invention. Par ailleurs, les C14+ aromatiques 1 sont également instables thermiquement et subissent un craquage secondaire et génèrent des C14+ aromatiques 2 qui à leur tour vont produire des C14+ aromatiques 3. 25 Deux phases solides sont indiquées dans ce schéma cinétique : le prechar et le kérogène 2. Le kérogène 2 correspond à la partie du kérogène 1 qui n'a pas été convertie et le prechar est le résidu solide formé au cours du craquage des composés NSOs. Une étude antérieure sur le craquage thermique du kérogène 2 (Lorant, 1999; Lorant et Behar, 2000) a permis de proposer un schéma cinétique spécifique en 2 réactions 30 successives. A partir de ce schéma intégré, il est possible de définir des proportions relatives entre composés mobiles et immobiles pour certaines familles chimiques notamment pour les C14+ aromatiques 1 et les composés NSOs 1 et NSOs 2. 2906481 18 Typiquement les composés NSOs 1 de poids moléculaire très élevé peuvent être considérés comme majoritairement immobiles dans les roches mères. Pour les composés NSOs 2 de poids, une partie plus importante est mobile. Les proportions relatives de composés immobiles et mobiles pour ces 2 familles 5 peuvent être ajustées au cas par cas. Ainsi l'utilisation de ce nouveau schéma cinétique de craquage secondaire permet, pour la première fois de rendre compte non seulement de la nature des produits liquides, gazeux et solides engendrés au cours du craquage du kérogène dans les conditions de 10 laboratoire et dans les conditions géologiques mais également de la composition des fluides effectivement expulsés hors des roches mères. Un exemple de schéma cinétique couplant un modèle de craquage primaire du kérogène et le modèle de craquage secondaire selon l'invention est récapitulé dans le 15 tableau 1 : 2906481 19 schéma cinétique réactif initial produits mobiles produits E immobiles kcallmol craquage primaire kérogène 1 H20, H2S, CO2 C14+ Aro- im distribution Cl, C2, C3, C4 NSOs ims C14_ sat, C14_ alkyl, C14_ methyl kérogène 2 C14+ sat, C14+ Arc-1m, NSOs m ----------------------------------------------------------------------------------------------------- kérogène 2 kérogène 3 C1 kérogène 3 mono C1 kérogène 4 mono craquage NSOs im H20, H2S, CO2 préchar distribution secondaire Cl, C2, C3, C4 C14_ sat, C14_ alkyl, C14_ methyl C14+ sat, C14+ Aro-1, NSOs m ----------------------------------------------------------------------------------------------------- C14+ Aro-1 im H2S distribution Cl, C2, C3, C4 C14+ Aro-2 im C14_ sat, C14_ alkyl, C14_ methyl C14+ Aro-2 mono C14+ sat, C14+ Aro-2 C14+ Aro-3 C1 C14+ Aro-3 im C1 prechar mono prechar préchar C1 char mono Tableau 1 : Schéma cinétique pour le craquage du kérogène et description de la composition des produits formés ainsi que les réactions de craquage secondaire des produits immobiles. 5 Le schéma cinétique obtenu permet d'expliquer les résultats expérimentaux obtenus à la fois lors des simulations en milieu ouvert, fermé sans eau et fermé avec eau. Dans le cas particulier des simulations de craquage thermique en milieu ouvert, tous les composés NSOs ne sont pas éliminés de la chambre de pyrolyse, compte tenu de leur poids moléculaire élevé. Ainsi une partie d'entre eux, une fois générée, reste dans la chambre de 10 pyrolyse et subissent un craquage thermique en même temps que le kérogène initial. En conséquence, les produits de pyrolyse récupérés en milieu ouvert sont la somme de ceux venus du kérogène et de ceux d'une partie des composés NSOs. Dans ces conditions les réactions de craquage du kérogène 1 et celles des composés NSOs 1 peuvent être regroupées en une seule réaction. 2906481 20 Type de Classe Fraction gazeuse C. C,4. mobile C,,, immobile Fraction solide Total E P log A kérogène chimique H20 H2S CO2 C, C2 Ç3-C4 sat aro sot aro nsos m aro 1 aro 2 aro 3 nso im kero 2 kero 3 kero 4 prechar % Type I kero 1 3,9 1,0 2,2 1,1 1,2 2,4 5,3 1,5 6,4 1,8 2,9 3496 39,9 100,0 48,0 0,9 14,75 Total 3,6 5,3 1,5 6,4 5,4 29,7 3,6 26,8 96,4 100,0 50,0 0, 8 14,75 kero 2 3,9 1,0 2,2 1,1 1,2 2,4 6,0 7,7 12,1 64,2 6 __-_ 100,0 52,0 6,0 14,75 kero 3 0,9 1,2 2,5 39,9 100,0 54,0 13,0 14,75 NSOs im 5,5 100,0  The main families of compounds are saturated hydrocarbons, aromatics, resins and asphaltenes.  Saturated hydrocarbons form the majority group except in degraded heavy oils.  This family includes n-alkanes, but also isoalkanes and cycloalkanes.  The aromatic hydrocarbon family contains compounds of 1 to 5 aromatic rings, substituted by methyl or alkyl groups.  The sulfur compounds of the oils include thiols, sulfides, thiophenes, benzothiophenes, dibenzothiophenes, naphthothiophenes, and bithiophenes.  Resins and asphaltenes are molecules of high molecular mass containing heteroatoms: N, S and O, hence the name NSO.  Crude oil may contain traces of metals.  Vanadium can account for up to 75% of the metal content followed by nickel.  The following nomenclature is used in the remainder of the description: The type of kerogen of type I, II, III, II is the geological types of kerogen known to those skilled in the art: type I kerogen, type II kerogen, kerogen of type III, Kerogen type They (containing sulfur).  For the definition of Type I, II and III kerogens, see Durand et al. 1972; Durand and Espitalié, 1973; and for Type II-S at Orr and Sinninghe Damsté 1986.  In the description which follows, kerogen 1, kerogen 2, kerogen 3 and kerogen 4 will be referred to as the various chemical classes of kerogen determined for the implementation of the present invention within each geological type.  The other chemical classes determined in the method according to the invention are: Cl: family of hydrocarbons with 1 carbon atom C2: family of hydrocarbons with 2 carbon atoms C3: family of hydrocarbons with 3 carbon atoms C4: 4-carbon hydrocarbon family C14-: saturated and unsaturated hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms aro BTXN: aromatic hydrocarbons of benzene, toluene, m-, p-, o-xylene, naphthalene aryl alkyl type: other alkylated aromatic hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms 2906481 2 aro-methyl: methylated aromatic hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms C14 + sat: saturated and unsaturated hydrocarbons having more than 14 carbon atoms Aro 1: aromatic hydrocarbons having more than 14 carbon atoms Aro 2 and aro 3: aromatic hydrocarbons having more than 14 carbon atoms and resulting in thermal cracking of different families of hydrocarbons.  Preload: polyaromatic solid resulting from the thermal cracking of the aromatic fraction, still hydrogenated, therefore still thermally reactive.  Char: thermally inert polyaromatic solid.  Resins and asphaltenes are high molecular weight molecules containing heteroatoms: nitrogen, sulfur and oxygen, and will be referred to as NSO.  NSOI: NSO compounds soluble in polar solvents.  NSO2: soluble NSO compounds in saturated solvents NSOS = NSO tot = NSO1 + NSO2 = resins + asphaltenes The invention can also be applied to the understanding of the processes of formation of oil and gas in sedimentary rocks, particularly the kinetics of thermal cracking of kerogen and associated petroleum products in source rocks: primary cracking and secondary cracking.  STATE OF THE ART The state of the art can be represented by the content of the bibliographic references below, to which the description refers.  - Behar, F. , Ungerer, P. , Kressmann, S. , Rudkiewicz, J.  L. , 1991.  Thermal evolution of crude oils in sedimentary basins: experimental simulation in a confined system and kinetic modeling.  Oil and Gas Science and Technology 46, 151-181.  - Behar, F. , Vandenbroucke, M. , Tang Y. , Marquis F. , Espitalie J. , 1997.  Thermal cracking of kerogen in open and closed systems: determination of kinetic parameters and stoichiometric coefficients for oil and gas generation.  Organic Geochemistry 26, 321-339.  - Durand B. , Espitalie J. , Nicaise N. , Combaz A. , 1972.  Study of the insoluble organic matter (kerogen) of the Toarcian clays of the Paris Basin.  I- Studies by optical methods, elementary analysis, study in microscopy and electron diffraction.  Oil and gas science and technology 27, 865-884.  2906481 3 - Durand B. , Espitalie J. , 1973.  Evolution of organic matter during the burial of sediments.  Proceedings of the Academy of Sciences, 276, 2253-2256.  Espitalie J. , Laporte J.  L. , Madec M. , Marquis F. , Leplat P. , Paulet J. , Boutefeu A. , 1977.  5 Rapid method for characterizing source rocks, their petroleum potential and their degree of evolution.  Oil and gas science and technology 32, 23-42.  - Horsfield, B. , Disko U. , Leibtner F. , 1989.  The micro scale simulation of maturation: outline of a new technique and its potential application.  Geologische Rundschau 78/1, 361-374.  10 - Khorasheh, F. , Gray, M. R. , 1993.  High-pressure thermal cracking of n-hexadecane.  Industrial Engineering and Chemical Research 32, 1853-1863.  - Luo, L. vs. , Michael, G. E. , 1994.  A multicomponent oilcracking model for modeling and composition of reservoir oil.  Organic Geochemistry 21, 911-925.  Lewan, M. , 1993.  Laboratory simulation of petroleum formation: Hydrous pyrolysis.  In: 15 Engel M. H. , Macko, S.  (Ed), Organic Geochemistry Principles and Applications, Plenum, New York, pp.  419-442.  - Lewan M.  D. , Winters J.  vs. , Mac Donald J.  H. , 1979.  Generation of oil-like pyrolysate from organic rich shales.  Science 203, 897-899.  - Lorant, F. , 1999.  Late genesis of hydrocarbon gases in sedimentary basins: kinetic and isotopic studies.  Thesis ENSPM-University of Strasbourg 1.  - Lorant F. , Behar F. , Vandenbroucke M. , Mc Kinney D.  E. , Tang Y. , 2000.  Methane Generation from Methylated Aromatics: Kinetic Study and Carbon Isotope Modeling.  Energy and Fuels 14, 1143-1155.  25 - Orr W.  L, Sinninghe Damsté J.  S.  (1990) Geochemistry of sulfur in petroleum systems.  In Geochemistry of sulfur in fossil fuels (Orr W.  L.  and White C.  Mr. ), pp.  3-29, ACS symposium series 429.  Tissot B. 1969.  First data on the mechanisms and kinetics of oil formation in sedimentary basins.  Simulation of a reaction scheme on a computer.  Oil and gas science and technology 24, 470-501.  - Ungerer P. , Pelet R. , 1987.  Extrapolation of the kinetics of oil and gas formation from laboratory experiments to sedimentary basins.  Nature 327, 52-54.  Ungerer, P. , Behar, F. , Villalba, M. , Heum, O. R. , 1988.  Kinetic modeling of oil cracking.  Organic Geochemistry 13, 857-868.  Cracking of Oils Thermal cracking is a radical mechanism that has been demonstrated by studying the cracking of hydrocarbons.  Studies have been conducted on some model compounds.  Thus work has been published on the cracking of n-hexane and n-hexadecane.  Studies have also been published on C25 n-alkane (n-pentacosane) as heavy paraffin model compounds (Behar and Vandenbroucke, 1996).  Finally, a theoretical model for calculating the overall cracking rates of n-alkanes from C3 to C32 has been proposed.  The family of cycloalkanes which represent an important chemical class of petroleum fluids has been studied very little in thermal kinetics.  Similarly, very little work has been published on the cracking of aromatic hydrocarbons.  Moreover, given the chemical complexity of this family, cracking mechanisms are far from known.  Information on apparent kinetic parameters was obtained from studies of ethylbenzene, n-butylbenzene, n-dodecylbenzene, alkylated polycyclic structures and 9-methylphenanthrene.  Tetralin (1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) has also been studied as a representative model compound of the naphthenoaromatic family by many authors (Khorasheh and Gray, 1993).  A detailed kinetic scheme for the thermal cracking of tetralin has been proposed and the pyrolysis of 2-ethyltetralin has also been studied.  The pyrolysis of natural fractions of petroleum fluids has been the subject of some experimental studies (Ungerer et al. 1988; Kuo and Michael, 1994) in order to propose empirical global models of cracking.  An empirical model has been proposed for the cracking of oils from experimental data on 2 oils.  The kinetic scheme comprises 11 classes which includes 5 aliphatic classes (methane, ethane, (propane + butane), saturated C6-C14, saturated C14 +) and 6 aromatic classes (BTXN (Benzene + Toluene + Xylene + Naphthalene), C9-C14 aromatics, unstable aromatic C14 +, more stable aromatic C14 +, precoke and coke).  In this model, in order to reduce the number of classes, the same frequency factor was applied for all unstable chemical classes.  In addition, each reaction is mono energetic.  This highly simplified model is not very predictive and could not be used to account for the composition observations of petroleum fluids that have undergone intense thermal cracking in natural reservoirs.  A modified version has been published more recently, but it still has very large uncertainties; in particular, this model does not restore the respective quantities of gas and oil present in the natural reservoirs and the liquid fraction is too enriched in aromatic structures with respect to the natural fluids.  An attempt has been made to develop real kinetic patterns on a complex mixture of model compounds.  This scheme after lumping has 5000 reactions.  The model reports the cracking of a mixture of 52 paraffin-dominated molecules: linear alkanes (from CH4 to C30H62), branched alkanes (including pristane and phytane), naphthenes (propylcyclopentane and propylycyclohexane), tetralin , 1-methylindane, 4 aromatics (benzene, toluene, butylbenzene and decylbenzene), 3 heteroatom compounds (di-isopropyl disulfide, isopropyl mercaptan, and H2S) and naphthalene.  A globalization by the "Iumping" of species was carried out to reduce the size of the system of elementary reactions.  The "Iumping" method used consists of grouping all 10 isomers of function into a pseudo-compound.  The model thus comprises 5200 processes.  The model focuses mainly on the pyrolysis of alkanes whose cracking is presented in the model by reactions of order 1/2 with activation energies of about 70 kcal / mol.  The role of the alkylaromatic and naphthenoaromatic compounds in the model is the inhibition of pyrolysis of alkanes by formation of the radicals stabilized by resonance.  The aromatic compounds are under-represented in the model and their cracking is limited to average conversions.  Heavy compounds: resins and asphaltenes are not taken into account in the model.  On the other hand, the simple sulfur molecules used in the (disulfide, mercaptan) model are not representative of this class in real oils, which mainly comprise sulfur-containing aromatic compounds whose thermal behavior has not yet been elucidated (thiophene). benzothiophene, dibenzothiophene, naphthenothiophenes).  In conclusion, at the present time the available data are either precise studies on model compounds, or limited or poorly predictive studies on petroleum fluids or fractions of petroleum fluids.  Also an originality of the method according to the invention concerning the cracking of petroleum products, is to propose a scheme by a limited number of global chemical classes and to constrain the determination of global kinetic parameters with those obtained on model compounds.  Application to the Secondary Cracking of Products Derived from the Thermal Decomposition of Kerosene With particular reference to cracking of kerogen, it is recognized that the process of forming oil and gas in sedimentary basins is the result of thermal cracking. organic matter, called kerogen, found in parent rocks.  Thermal cracking reactions take place in natural systems at temperatures between 80 and 200 C for times up to several million years.  Since these reactions can not be reproduced under the same conditions in the laboratory, it is necessary to carry out experiments at higher temperatures (300-600 ° C.) and for reasonable times (a few minutes to a few hours).  For each of the reactions considered, the degradation rates observed at different temperatures in the laboratory make it possible to define laws of variation as a function of time and temperature, and by extrapolation to evaluate the rates of these same reactions in natural systems.  Kerogen is a complex mixture of very high molecular weight macromolecules and is insoluble in common organic solvents.  It is possible to study its thermal cracking either in open reactors (Rock Eval technique) or in closed reactors (Horsfield et al. , 1989, Behar et al. 1989) or in closed reactors in the presence of water (Lewan et al. 1979; Lewan 1993).  Although involving physicochemical mechanisms of extreme complexity, the thermal cracking of kerogen obeys globally the principles of chemical kinetics.  The combined effects of time and temperature on the rate of transformation of kerogen into hydrocarbons have been demonstrated for a long time.  Experimentally first, with the pioneering work of the 1930s showing that the formation of oil from kerogen is all the faster as the temperature is high.  These studies have also highlighted the existence of a first-order relationship between the amount of hydrocarbons formed and their production rate.  It was not until much later in the 1960s and 1970s that these principles, issued 30 years earlier, were validated by observations.  Inspired by both the reactivity models of polymers and the approaches developed by German coalmakers in the late 1940s, the first models of primary cracking in oil parent rocks appeared in the 1960s.  Several approaches for the thermal conversion of kerogen to oil and gas have been developed and described in the literature.  These models can be grouped according to two kinds of reaction schemes: - The models with consecutive reactions (a): the formation of hydrocarbons in the source rocks does not result from the direct decomposition of the kerogen, but from a series of successive transformations transforming the kerogen in a viscous, thermally labile phase (called, according to the authors, either mesophase, bitumen or NSO), 2906481 7 which in turn decomposes into oil and gas (Tissot, 1969).  Each reaction is assumed to be mono-reactive, of order 1, and the rate constants are given by the Arrhenius law.  - Models with parallel reactions (b): Here the petroleum potential of a source rock is described by means of independent competitive reactions of order 1, whose speed constants are provided by the law of Arrhenius.  The reactions are each characterized by a specific activation energy, fixed in advance, a pre-exponential factor (the same for all reactions), and a fraction of the petroleum potential.  These fractions, corresponding to the contribution of each reaction to the total petroleum potential, are defined according to the activation energies, either independently of each other by means of a discrete distribution (Ungerer and Pelet, 1987), or constrained by means of a continuous function.  In all cases, the kinetic and stoichiometric parameters associated with the cracking reactions are usually calibrated using pyrolysis experiments carried out at high temperature (300-700 C) for times ranging from a few minutes to a few weeks.  The empirical models thus obtained are only simplistic representations of the kerogen oil balance as a function of time and temperature.  Extrapolated at low temperature, they nonetheless make it possible to estimate the geological period during which hydrocarbons were formed in a source rock.  The application of these kinetic models in numerical simulation of sedimentary basins requires precise and geologically realistic parameterization.  However, it has been observed that depending on the manner in which the pyrolysis experiments are carried out in the laboratory (open medium, closed medium, with or without the addition of water), the kinetic parameter values obtained from the same kerogen are very variables.  This is true regardless of the model (a) or (b) assumed, that is to say that each kinetic model can only represent the dataset from which it was calibrated.  This finding leads to the conclusion that neither of the two approaches actually satisfactorily models the conversion of kerogen to hydrocarbons, the experimental differences not being elucidated by the proposed chemical mechanisms.  Irrespective of the pyrolysis system, the pyrolysis products obtained during thermal cracking of kerogen include both hydrocarbon and non-hydrocarbon gases, saturated and aromatic hydrocarbons and organic compounds soluble in organic solvents and which contain oxygen, nitrogen and sulfur.  All of these products are generally called "NSO compounds".  They are of high molecular weight.  The main difficulty in studying the thermal cracking of kerogen is that the chemical composition of the kerogen or reagent is not known.  Only global analyzes and chemical or thermal degradation techniques make it possible to obtain structural information without having access to the identification of the constituent molecules of the kerogen.  Thus, the most commonly used approach is to follow the nature of the products formed and to make a mass balance between the residual reagent and the mass of the products.  A second difficulty is to link the reaction links between the nature of the products formed and the starting reagent; some products in fact, which can in turn undergo thermal cracking and generate new constituents (secondary cracking).  Finally, a third difficulty is the implementation of various analytical protocols appropriate to the characterization of the products formed.  Thus, the method according to the invention proposes, on the one hand, a thermal cracking model of at least one hydrocarbon, in particular oils, which can be used as a secondary cracking model making it possible to solve the aforementioned problems. .  The invention thus provides a kinetic scheme of thermal cracking of petroleum products comprising a limited number of global chemical classes and wherein the determination of overall kinetic parameters is constrained by those obtained on model compounds.  The method according to the invention The invention relates to a method for modeling the thermal cracking of at least one hydrocarbon, in which: a- at least the following chemical classes are individualized: • Gas fraction: H2S, C1, C2, C3 , C4 • Fraction C14_: C14- sat, C14_alkyl, 014_methyl, BTXN 2906481 9 • Fraction C14 +: C14 + sat, C14 + Aro-1, 2, 3 • NSOs • Solid fraction: prechar, char 5 b- define a reaction scheme for the cracking of at least one hydrocarbon, in which it is required that each reagent be decomposed into gaseous fraction, fraction C14-, fraction C14 + and solid fraction according to the following table: class fractional gas fraction C14- fraction C14 + fraction solid chemical C14 - alkyl - * Cl C2 C3 C4 BTXN alkyl Aro-3 C14-methyl - + C1 BTXN Aro-3 C14- Sat Cl C2 C3 C4 methyl Aro-2 C14 + Sat -> C1 C2 C3 C4 Sat-alkyl methyl Aro-2 C14 + Aro1 -> H2S C1 C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Sat + Aro-2 prechar C14 + Aro-2 - + C1 Aro-3 prechar C14 + Aro-3 C1 prechar NSOs H2S C1 C2 C3 C4 Sat-alkyl methyl Sat + Aro-1 prechar prechar -> C1 char 10 and in which the fraction C14- contains hydrocarbons between 6 and 14 carbon atoms, saturated, denoted Sat-, aromatics of benzene type, toluene, m-, p-, o-xylene, naphthalene and denoted BTXN, alkylated aromatics, denoted alkyl, methylated aromatics, denoted methyl; and wherein the C14 + moiety comprises hydrocarbons having more than 14 saturated carbon atoms, denoted Sat +, and aromatics denoted Aro-1 to Aro-2.  Preferably, a kinetic scheme is defined by determining the kinetic parameters and stoichiometric coefficients associated with said reaction scheme, by carrying out the following steps: c- closed pyrolysis experiments are carried out in order to monitor the productions and the disappearances of the classes chemicals at different temperatures and to ensure the quality of mass balances; D) determining productions and disappearances of the chemical classes at said temperatures by means of a simulation based on said reaction scheme according to steps a) and b); and e) said kinetic parameters and said stoichiometric coefficients are determined by means of a numerical inversion in which the difference between said productions and said disappearances simulated in step d) and said productions and said disappearances resulting from the pyrolyses are minimized; in step c).  Advantageously, a numerical simulator solving speed laws 10 of said reactions of said kinetic scheme as a function of time and temperature is used.  Advantageously, said cracking reactions are characterized by activation energy distributions, EEa, EEb, EEf, EEg, and by activation energies, Ec, Ed, Ee, Eh, E, as well as by stoichiometric coefficients, A'1 to A'6, B'1 to B'6, C'1 to C'3, D'1 and D'2, E1 and E2, F1 to F3, G1 to G3, H1 at H3 and I1 to 13, according to the following reaction kinetic scheme: NSOs EEa C14 + Aro-1 EEb C14 + Aro-2 Ec Ed C14 + Aro-3 Ee prechar C14 + Sat EEf C14_ Sat EE9 • C14 alkyl aro Eh C14 + methyl aro E 'A '1 no HC gas + A'2 HC + A'3 C14.  + A'4 C14 + sat + A'5 C14 + Aro-1 + A'6 prechar B'1 no HC gas + B'2 HC + B'3 C14_ + B'4 C14 + sat + B'5 C14 + Aro-2 + B'6 prechar C'1 C1 + C'2 C14 + Aro-3 + C'3 prechar Of 1 C1 + Of 2 prechar E1 C1 + E2 F1 car HC + F2 C14.  + F3 C14 + Aro-2 G1 HC + G2 C14_ + G3 C14 + Aro-2 H1 HC + H2 C14.  + H3 C14 + Aro-3 I1 C1 + 12 C14_ + 13 C14 + Aro-3 and in which no HC gas represents non-hydrocarbon gases and HC represents hydrocarbon gases.  In a preferred embodiment, a reduction in the size of the reaction scheme is performed according to the conditions required by a field of application, by reducing the number of chemical classes by grouping said chemical classes.  Advantageously, the method according to the invention is applied to the modeling of the secondary cracking of the products resulting from the thermal decomposition of kerogen in the source rock.  Brief Description of Figures 10 - Figure 1 shows the approach taken to obtain the Iumpé reaction scheme for cracking oils or secondary cracking in the tank.  FIG. 2 represents the approach adopted to propose a reaction scheme for primary and secondary cracking of the kerogen according to the invention.  FIG. 3 represents the successive and parallel cracking reactions of the primary and secondary cracking reaction scheme according to the invention.  FIGS. 4A to 4C show kinetic TR and natural TR abacuses for the four initial kerogens studied.  FIG. 5 represents the successive and parallel cracking reactions of the hydrocarbon thermal cracking reaction scheme according to the invention.  Detailed Description of the Hydrocarbon Cracking Method The kinetic hydrocarbon cracking schemes developed from laboratory experiments under high temperature conditions (generally above 250 C in practice) allow kinetic parameters to be determined.  These are used to determine the thermal reactivities under natural conditions, that is to say below 250 C.  Thus, it is possible, according to the thermal reactivity found for the different chemical classes, to make groupings between certain classes and thus to reduce the complexity of the initial kinetic schemes.  This grouping technique is classically called Jumping.  This grouping makes it possible to regenerate a simpler kinetic model, which can be used particularly in models of sedimentary petroleum systems.  The number of chemical classes of the thermal cracking model is indeed a strongly limiting parameter for the calculation times of pond simulators.  However, lumping must meet two requirements: to limit precision losses on the prediction of overall hydrocarbon cracking rates (the grouped model must be equivalent to the complete model for the prediction of hydrocarbon cracking windows); - after grouping, to obtain chemical classes having a business interest: integrity of the calculation of the thermodynamic properties of the total hydrocarbon fluid, integrity of the notions of oil (liquid hydrocarbons) and gases (gaseous hydrocarbons).  This double constraint implies the preservation of certain classes and reactions, in particular the cracking of heavy products.  The other classes can be grouped either by bubble points (grouping preserving the calculation of the thermodynamic properties), or by chemical structure and thermal reactivity (grouping preserving the calculation of the cracking windows).  This kinetic cracking model comprises 15 classes whose elemental composition is given in Table 4: Fluid with sulfur Fluid without sulfur Class CHS Total CH Total H2S 5.88 94.12 100.00 C1 75.00 25.00 100 , 00 C2 80.00 20.00 100.00 C3 81.82 18.18 100.00 C4 82.76 17.24 100.00 C6-C14 sat 84.40 15.60 100.00 BTXN 91.03 8 , 97 100.00 C14_alkyl 89.45 10.55 100.00 C14_ methyl 90.43 9.57 100.00 C14 + Sat 85.07 14.93 100.00 C14 + Arc-1 84.37 9.94 5, 69 100.00 89.46 10.54 100.00 C14 + Aro-2 85.06 6.94 8.00 100.00 92.46 7.54 100.00 C14 + Aro-3 85.37 6.38 8, 25 100, 00 93.04 6.96 100.00 NSOs 84.00 9.50 6.50 100.00 89.84 10.16 100.00 prechar 86.15 4.98 8.87 100.00 94 54 5.46 100.00 tank 86.74 3.93 9.33 100.00 95, 67 4.33 100.00 Table 4: list and elemental composition of the classes included in the kinetic model 20 The kinetic scheme is given in Table 5: reactions can be represented by activation energy distributions with a factor single frequency be mono energetic.  The stable classes are H2S, C1, C2, C3, C4, BTXN and char.  2906481 13 Class Gas fraction Fraction C14- Fraction C14, solid fraction EP log A chemical H2S C, C, C3 C4 Sat BTXN alkylmethyl Sat Aro-1 Aro-2 Aro-3 prechar char Total% C14_ alkyl aro 10.5 4.7 1.7 1.6 10.0 25, 7 45.8 100.0 56.0 100.0 13.1 methyl aro 10.9 50.6 38.5 100.0 55.0 100.0 11, 7 C, 4 Sat 4.0 20.0 23.0 24.0 22.0 7.0 100.0 70.5 73.0 17.8 76.0 27.0 17.8 C14, Sat 4.0 7 , 0 9.0 9.0 50.0 4.0 6.0 11.0 100.0 67.5 60.0 17.8 70.5 40.0 17.8 C 14, Am-1 1.8 2.5 1.6 1.7 1.9 7.0 1.6 0.4 18.0 48.0 15.5 100.0 52.0 80.0 13.3 54.0 20.0 13, 3 C, 4, Aro-2 3.0 70.0 27.0 100.0 49.0 100.0 10.8 C14, Aro-3 7.1 92.9 100.0 54.3 100.0 12 , 0 NSOs 0.8 2.5 1.3 1.3 1.3 10.0 3.5 0.8 9.0 35.0 34.5 100.0 52.0 40.0 13.1 56, 0 55.0 13.1 58.0 5.0 13.1 prechar 5.0 95.0 100.0 56.0 100.0 12.4 Table 5: Kinetic diagram for thermal cracking of petroleum fluid 5 has been tested on laboratory experiments carried out on a natural petroleum fluid.  From this kinetic scheme, a second scheme has been proposed which groups together certain chemical families.  The corresponding kinetic reaction scheme is described in FIG.  The grouping of constituents and reactions in order to reduce the size of a reaction scheme is a common practice in reaction chemistry, more particularly in radical kinetics.  Various mathematical techniques have been developed for this purpose, depending on the degree of reduction and the nature of the desired clustering (generic, reactional grouping, etc.). ).  In general, the purpose of grouping is to simplify the implementation of the kinetic model.  Thus, usually the kinetic schemes are calibrated and grouped for thermal conditions and durations corresponding to the field of application.  In the specific case of predicting oil reactivity, it is not possible to calibrate and group the model at the temperatures and durations observed in nature.  An originality of the method proposed here for the cracking of hydrocarbons, and in particular oils, therefore consists in: calibrating a complex reaction scheme under laboratory conditions (high temperature, short duration); - Then perform a reduction of the scheme for a restricted area of application, 2906481 14 different from the calibration conditions: for example, in the case of an application in basin modeling, the chosen domain combines low temperature (geothermal gradient) and long term (several million years).  This strategy is carried out by means of a numerical simulator of reaction schemes, calculating the rates of cracking reactions at both high and low temperature.  The analysis of simulated data at low temperature, for each class of the complex scheme, makes it possible to select the classes to be grouped (according to their reactivities, and / or their molecular weight).  Then, the low temperature pooled compositions allow to rewrite a simplified kinetic scheme extracted from the reactions of the original kinetic complex model.  The overall strategy is summarized in Figure 1, in which: CD Experimental Domain AD Application Domain 15 ED Experimental Data CS Complex Kinetic Scheme (Experimental Domain) S Simulation under SD Application Domain Conditions Simulated Data in the application conditions L Grouping ("Lumping") 20 RS Reduced kinetic scheme (field of application) According to this approach, three examples of lumping according to the invention are described below: reduction 1, 2 and 3.  The new chemical classes thus obtained and the new cracking parameters are summarized in Tables 6 and 7.  Reduction 3 proposes a scheme with 8 classes, but we would not depart from the scope of the invention by performing a grouping of classes so as to obtain a lower class number.  2906481 15 Type of initial model reduction 1 reduction 2 reduction 3 List of classes H2S H2S H2S chemical H2S C1 C1 Cil C1-C4 C2 C2 C2-C4 C14-C3 C3-C4 C14-C14 + Sat C4 C14-C14 + Sat C14 + Aro C14_ Sat C14 + Sat C14 + Aro NSOs BTXN C14 + Aro NSOs prechar C14_ alkyl aro NSOs prechar tank C14_methyl aro prechar tank C14 + Sat tank C14 + Aro1 C14 + Aro-2 C14 + Aro-3 NSOs prechar tank Number of classes 16 10 9 8 Table 6: possibilities of reduced diagrams for cracking petroleum fluids.  This reduced scheme is given in Table 7 and the corresponding elementary compositions in Table 8.  Gas class C14_ C14 + Solid E P log A chemical H2S C1 C2 C3-C4 total Sat Aro NSOs prechar Total 0/0 C14_ 6. 0 20. 0 48. 0 26. 0 100. 0 70. 2 32. 0 17. 8 6. 0 20. 0 48. 0 26. 0 100. 0 72. 6 34. 0 17. 8 12. 0 5. 0 4. 5 78. 6,100. 0 56. 6 14. 0 13.  1 18. 4 81. 6,100. 0 53. 6 10. 0 10. 8,100. 0 --------------- 100. 0 75. 0 10. 0 10. 8 C14. 1.  Sat 4. 0 7. 0 18. 0 64. 0 7. 0 100. 0 67. 5 60. 0 17. 8 3. 0 7. 0 18. 0 66. 0 6. 0 100. 0 70. 4 40. 0 17. 8 C14 + Aro 5. 0 5. 8 4. 0 9. 0 21. 44. 5 10. 2,100. 0 52. 1 40. 0 13. 3 5. 5 94. 5,100. 0 48. 5 20. 0 10. 8 6. 0 94. 0 100. 0 51. 0 20. 0 10.  8 7. 1 92. 9,100. 0 55. 8 20. 0 12. 4 NSOs 2. 7 1. 4 2. 6 14. 3 9. 0 35. 0 35. 0 100. 0 52. 0 40. 0 13. 1 56. 0 55. 0 13. 1 58. 0 5. 0 13. 1 Prechar 5. 0 95. 0 100. 0 56. 0 100. 0 12. Table 7: Kinetic Parameters for Reduced Schemes.  10 2906481 16 'Sulfur petroleum fluids Sulfur petroleum fluids 1 Chemical class C H S Total C H Total C14-85. 26 14. 74 0. 00 100. 00 014+ Sat 85. 07 14. 93 0. 00 100. 00 C14 + Aro 84. 85 8. 03 7. 13,100. 00 91. 36 8. 64,100. 00 NSOs 84. 00 9. 50 6. 50 100. 00 89. 84 10. 16,100. 00 prechar 86. 4. 98 8. 87,100. 00 94. 54 5. 46,100. 00 tank 86. 74 3. 93 9. 33,100. 00 95. 67 4. 33,100. Table 8: Elemental Composition of Chemical Classes for Reduced Schemes.  Application as a model for secondary cracking of organic matter in parent rocks The invention can be applied also to the development of kinetic patterns of organic matter cracking in source rocks that include not only kerogen cracking (primary cracking). ), but also that of NSO compounds 10 generated from this kerogen (secondary cracking).  Thus the fluid expelled from the source rock is the result of the cracking of kerogen and that of NSO compounds.  This approach therefore corresponds to a coupling between the two concepts described above and schematized in FIG. 2 which describes the approach adopted to propose a reaction scheme for primary and secondary cracking of kerogen using the secondary cracking model according to the invention in which: K Kerogen (Type I, II, III, II) B Intermediate heavy product (Bitumen, Mesophase, NSO, etc.). ) HC ^ Hydrocarbons Xi Stoichiometric coefficients.  An original approach of the present invention is to: - establish mass balances and complete atomic balances on the elements present in the initial kerogen (type I, II, III and II kerogens), that is to say the carbon, hydrogen, oxygen and sulfur on all pyrolysis products (gas, liquid and solid).  - to give a detailed description of the pyrolysis products in: • non-hydrocarbon gases: CO2, H2S and H2O • hydrocarbons C, C2, C3 and C4i 2906481 17 • liquid hydrocarbons: 06-014 methyl aromatics, C6-014 alkyl aromatics , BTXN, C6-C14 saturated, C14 + saturated, C14 + aromatic 1, C14 + aromatic 2, C14 + aromatic 3.  • compounds NSOs 1 and NSOs 2 • solid residues: kerogen 1, kerogen 2, kerogen 3, kerogen 4 and prechar and char.  The choice of these classes and the determination of their proportion in the pyrolysis product mixture results from the parameter acquisition method described above.  - The detailed monitoring of these different classes according to the conversion of kerogen allows to develop a coherent kinetic scheme that includes parallel and successive reactions.  These reactions can be described by activation energy distributions and mono energetic reactions (Figure 3).  The nomenclature of the chemical compounds is described at the beginning of the description.  The overall kinetic scheme includes the secondary cracking reactions of kerogen cracking products such as NSO compounds 1 and 2.  Indeed, as previously mentioned, NSOs 1 and 2 are thermally unstable under laboratory conditions and in geological conditions: also a cracking reaction of these compounds has been introduced and can be modeled by the reaction kinetic cracking scheme of hydrocarbon according to the invention.  On the other hand, aromatic C14 + 1 are also thermally unstable and undergo secondary cracking and generate aromatic C14 + 2 which in turn will produce aromatic C14 + 3.  Two solid phases are indicated in this kinetic scheme: prechar and kerogen 2.  Kerogen 2 is the portion of kerogen 1 that has not been converted and the prechar is the solid residue formed during the cracking of NSO compounds.  An earlier study on the thermal cracking of kerogen 2 (Lorant, 1999, Lorant and Behar, 2000) has made it possible to propose a specific kinetic scheme in two successive reactions.  From this integrated scheme, it is possible to define relative proportions between mobile and immobile compounds for certain chemical families, in particular for the aromatic C14 + 1 and the NSOs 1 and NSOs 2 compounds.  Typically NSOs 1 compounds of very high molecular weight can be considered as predominantly immobile in source rocks.  For weight NSOs 2 compounds, a larger portion is mobile.  The relative proportions of immobile and mobile compounds for these 2 families can be adjusted on a case-by-case basis.  Thus the use of this new kinetic secondary cracking scheme allows, for the first time, to account not only for the nature of the liquid, gaseous and solid products generated during the cracking of kerogen under laboratory conditions and under the conditions but also the composition of the fluids effectively expelled from the source rocks.  An example of a kinetic scheme coupling a primary cracking model of kerogen and the secondary cracking model according to the invention is summarized in Table 1: initial reactive kinetic scheme mobile products products E immobile kcallmol primary cracking kerogen 1 H20, H2S , CO2 C14 + Aro- im distribution Cl, C2, C3, C4 NSOs ims C14_ sat, C14_ alkyl, C14_ methyl kerogen 2 C14 + sat, C14 + Arc-1m, NSOs m -------------- -------------------------------------------------- ------------------------------------- kerogen 2 kerogen 3 C1 kerogen 3 mono C1 kerogen 4 mono cracking NSOs im H20, H2S, CO2 precharging secondary distribution Cl, C2, C3, C4 C14_ sat, C14_ alkyl, C14_ methyl C14 + sat, C14 + Aro-1, NSOs m --------------- -------------------------------------------------- ------------------------------------ C14 + Aro-1 im H2S distribution Cl, C2, C3, C4 C14 + Aro-2 im C14_ sat, C14_alkyl, C14_methyl C14 + Aro-2 mono C14 + sat, C14 + Aro-2 C14 + A ro-3 C1 C14 + Aro-3 im C1 prechar prechar prechar C1 monocarbon Table 1: Kinetic scheme for the cracking of kerogen and description of the composition of the products formed as well as the secondary cracking reactions of immobile products.  The kinetic scheme obtained makes it possible to explain the experimental results obtained at the same time during simulations in an open environment, closed without water and closed with water.  In the particular case of simulations of thermal cracking in open medium, not all NSO compounds are removed from the pyrolysis chamber, given their high molecular weight.  Thus, some of them, once generated, remain in the pyrolysis chamber and undergo thermal cracking at the same time as the initial kerogen.  Consequently, the pyrolysis products recovered in an open medium are the sum of those from kerogen and from a part of the NSO compounds.  Under these conditions, the cracking reactions of kerogen 1 and those of compounds NSOs 1 can be combined into a single reaction.  2906481 20 Class Type Gas fraction C.  C, 4.  mobile C ,, immobile Solid fraction Total EP log A chemical kerogen H20 H2S CO2 C, C2 33-C4 sat aro sot aro nsos m aro 1 aro 2 aro 3 nso im kero 2 kero 3 kero 4 prechar% Type I kero 1 3 , 9 1.0 2.2 1.1 1.2 2.4 5.3 1.5 6.4 1.8 2.9 3496 39.9 100.0 48.0 0.9 14.75 Total 3 , 6 5.3 1.5 6.4 5.4 29.7 3.6 26.8 96.4 100.0 50.0 0, 8 14.75 kero 2 3.9 1.0 2.2 1 , 1 1.2 2.4 6.0 7.7 12.1 64.2 6 __-_ 100.0 52.0 6.0 14.75 kero 3 0.9 1.2 2.5 39.9 100.0 54.0 13.0 14.75 NSOs im 5.5 100.0

56,0 74,2 14,75 Total__ 58,0 5,1 14,75 Aro 1 lm 100 0 Total 58,8 100 13,76 546 1001151 48,0 0,9 14,75 50,0 0,8 14,75 52,0 6,0 14,75 54,0 13,0 14,75 56,0 74,2 14,75 58,0 5,1 14,75 1000 48,0 6,0 13,28 50,0 20,0 13,28 52,0 63,0 13,28 54,0 11,0 13,28 100,0 Type II kero 1 5,0 2,5 3,8 1, 1 0,6 1,2 2,2 0,9 2,5 2,0 2,1 4,2 19,7 52,2 100,0 44,0 1,4 13,13 Total 3,6 2,2 0,9 2,5 6,2 21,8 96,4 100,0 46,0 3,9 13,13 kero 2 34-_-_Y_- 96,6 10010 48,0 20,1 13,13 kero3 5,0 2,5 3,8 1,1 0,6 1,2 52,2 100,0 50,0 63,7 13,13 NSOs im 52,0 8,9 13,13 54,0 2,0 13,13 1000 58,8 100 13,76 5.46_-_100 11, 51 44,0 1,4 13,13 46,0 3,9 13,13 48,0 20,1 13,13 50,0 63,7 13,13 52,0 8,9 13,13 54,0 2,0 13,13 Total ----'-' ' .  56.0 74.2 14.75 Total__ 58.0 5.1 14.75 Aro 1 lm 100 0 Total 58.8 100 13.76 546 1001151 48.0 0.9 14.75 50.0 0.8 14 , 75 52.0 6.0 14.75 54.0 13.0 14.75 56.0 74.2 14.75 58.0 5.1 14.75 1000 48.0 6.0 13.28 50, 0 20.0 13.28 52.0 63.0 13.28 54.0 11.0 13.28 100.0 Type II kero 1 5.0 2.5 3.8 1, 1 0.6 1.2 2.2 0.9 2.5 2.0 2.1 4.2 19.7 52.2 100.0 44.0 1.4 13.13 Total 3.6 2.2 0.9 2.5 6 , 2 21.8 96.4 100.0 46.0 3.9 13.13 kero 2 34-Y-96.6 10010 48.0 20.1 13.13 kero3 5.0 2.5 3, 8 1.1 0.6 1.2 52.2 100.0 50.0 63.7 13.13 NSOs im 52.0 8.9 13.13 54.0 2.0 13.13 1000 58.8 100 13.76 5.46 _-_ 100 11, 51 44.0 1.4 13.13 46.0 3.9 13.13 48.0 20.1 13.13 50.0 63.7 13.13 52.0 8 , 9 13.13 54.0 2.0 13.13 Total ---- '-' '.

1000 Aro 1 lm 6,7 0,9 1,1 2,3 5,6 7,2 11,3 59,9 5,1 100,0 48,0 6,0 13,28 50,0 20,0 13,28 52,0 63,0 13,28 54,0 11,0 13,28 Total _ 100,0 Type III kero 1 16,0 11,0 1,1 0,4 0,5 0,8 0,6 1,7 0,4 0,5 0,9 4,2 61,9 100,0 44,0 0,3 13,61 46,0 5,5 13,61 48,0 14, 0 13,61 50,0 27,3 13,61 52,0 36,9 13,61 54,0 12,0 13,61 56,0 4,0 13,13 Total 100 0 kero 2 2,8 97,2 100,0 62,2 100 14,47 kero 3 20 ----"-_.---'--' '-'-- 98,0 100_0 569100 10,74 _. NSOs lm 16,0 11,0 1,1 0,4 0,5 0,8 0,6 1,7 1,3 4,7 61,9 100,0 44,0 0,3 13,61 46,0 5,5 13,61 48,0 14,0 13,61 50,0 27,3 13,61 52,0 36,9 13,61 54,0 12,0 13,61 56,0 4,0 13,13 Total 1000 Aro 1 lm 0,9 1,2 2,5 6,0 7,7 12,1 64,2 5,5 100,0 48,0 6,0 13,28 50,0 20,0 13,28 52,0 63,0 13,28 54,0 11,0 13,28 _ Total 100,0 Type II-S kero 1 5,4 5,0 2, 5 1,2 0,7 1,4 1,6 2,2 1,2 1,6 3,2 25,2 48,8 100,0 44,0 3,8 13,64 46,0 13,1 13,64 48,0 25,3 13,64 50,0 29,5 13,64 52,0 17,1 13,64 54,0 8,3 13,64 56,0 2,9 13,64 Total 100,0 kero 2 3,6 96,4 100,0 58,8 100 13,76 kero 3 • 3r4 _ _ •----~• • ~-~~~ 96 6 -_- 100 54 6 100 11 51 NSOs im 5,4 5,0 2,5 1,2 0,7 1,4 1,6 2,2 1,2 4,8 25,2 48,8 100,0 44,0 3,8 13,64 46,0 13,1 13,64 48,0 25,3 13,64 50,0 29,5 13,64 52,0 17,1 13,64 54,0 8,3 13,64 56,0 29 13,64 Aro 1 im 6,7 0,9 1,1 2,3 5,6 7,2 11,3 59,9 5,1 100,0 48,0 6,0 13,28 50,0 20,0 13,28 52,0 63,0 13,28 54,0 11,0 13,28 Total _ 100,0 Type I NSOs 0,8 2,5 1,3 2,6 10,0 4,3 9,0 35,0 34,5 100,0 52,0 50,0 13,50 Type II 54,0 40,0 13,50 Type III 56,0 7,0 13,50 Type il-S 58,0 3,0 13,50 Total 100,0 2906481 21 Tableau 2 : schéma et paramètres cinétiques pour les 4 grands types de matière organique contenus dans les bassins sédimentaires Les compositions élémentaires des différents kérogènes, des composés NSOs et des 5 fractions C14+ aromatiques sont données dans le tableau 3. Type de classe C H N O S Total 1 HIC OIC kérogène chimique Composition élémentaire de matière organique (%) Ratio atomique kérogène 1 78.7 9.6 7.7 3.3 0.6 100.0 1.460 0.032 kérogène 2 85.5 4.4 7.1 2.7 0.3 100.0 0.611 0.024 kérogène 3 85.7 3.3 7.7 3.0 0.4 100.0 0.459 0.026 kérogène 4 85.9 2.2 8.3 3.2 0.4 100.0 0.302 0.028 kérogène 1 76.1 7.7 10. 6 1.8 3.9 100.0 1.212 0.017 kérogène 2 84.7 4.6 5.8 1.6 3.2 100.0 0.658 0.014 kérogène 3 85.0 3.4 6.4 1.7 3.5 100.0 0.481 0.015 kérogène 4 85.2 2.1 7.0 1.9 3.9 100.0 0.297 0.017 III kérogène 1 66.0 5.8 26.0 1.3 0.9 100.0 1.047 0.015 kérogène 2 81.9 4.4 12.0 1.1 0.6 100.0 0.638 0.010 kérogène 3 81.8 3.7 12.7 1.2 0.6 100.0 0.540 0.011 kérogène 4 81.7 3.2 13.2 1.3 0.6 100.0 0.463 0.012 Il-S kérogène 1 69.8 7.3 9.4 2.7 10.8 100. 0 1.247 0.029 kérogène 2 80.9 4.5 4.8 4.1 5.7 100.0 0.666 0.038 kérogène 3 80.8 3.4 5.2 4.5 6.1 100.0 0.510 0.041 kérogène 4 80.6 2.3 5.6 4.8 6.6 100.0 0.348 0.045 NSO im 84.5 11.7 2.7 0.9 0.3 100.0 1.657 0.008 Aro 1 im 87.7 11.2 1.1 100.0 1.530 Aro 2 im 92.5 7.5 100.0 0.979 Aro 3 im 93.0 7.0 100.0 0.898 Il NSO im 79.1 8.4 4.8 1.4 6.2 100.0 1.276 0.013 Aro 1 im 84. 6 8.9 6.5 100.0 1.268 Aro 2 im 85.1 6.9 8.0 100.0 0.979 Aro 3 im 85.4 6.4 8.3 100.0 0.897 III NSO im 80.6 7.3 10.0 0.3 1.9 100.0 1.086 0.003 Aro 1 im 90.0 10.0 1.333 Aro 2 im 92.5 7.5 0.979 Aro 3 im 93.0 7.0 0.898 11-S NSO im 78.1 8.3 4.3 1.6 7.7 100.0 1.282 0.016 Aro 1 im 84.6 8.9 6.5 1.268 Aro 2 im 85.1 6.9 8.0 0.979 Aro 3 im 85.4 6.4 8.3 0.897 Tableau 3 : Composition élémentaires des différents kérogènes et produits associés.1000 Aro 1 lm 6.7 0.9 1.1 2.3 5.6 7.2 11.3 59.9 5.1 100.0 48.0 6.0 13.28 50.0 20.0 13 , 28 52.0 63.0 13.28 54.0 11.0 13.28 Total _ 100.0 Type III kero 1 16.0 11.0 1.1 0.4 0.5 0.8 0.6 1.7 0.4 0.5 0.9 4.2 61.9 100.0 44.0 0.3 13.61 46.0 5.5 13.61 48.0 14.0 13.61 50 0 27.3 13.61 52.0 36.9 13.61 54.0 12.0 13.61 56.0 4.0 13.13 Total 100 0 kero 2 2.8 97.2 100.0 62, 2 100 14.47 kernel 3 ----- 98.0 100_0 569100 10.74 NSOs lm 16.0 11.0 1.1 0 , 4 0.5 0.8 0.6 1.7 1.3 4.7 61.9 100.0 44.0 0.3 13.61 46.0 5.5 13.61 48.0 14.0 13.61 50.0 27.3 13.61 52.0 36.9 13.61 54.0 12.0 13.61 56.0 4.0 13.13 Total 1000 Aro 1 lm 0.9 1.2 2.5 6.0 7.7 12.1 64.2 5.5 100.0 48.0 6.0 13.28 50.0 20.0 13.28 52.0 63.0 13.28 54, 0 11.0 13.28 _ Total 100.0 Type II-S kero 1 5.4 5.0 2, 5 1.2 0.7 1.4 1.6 2.2 1.2 1.6 3, 2 25.2 48.8 100.0 44.0 3.8 13.64 46.0 13.1 13.64 48.0 25.3 13.64 50.0 29.5 13.64 52.0 17 , 1 13.64 54.0 8.3 13.64 56.0 2.9 13.64 Total 100.0 kero 2 3.6 96.4 100.0 58.8 100 13.76 kero 3 • 3r4 _ _ • ---- ~~~~~~ 96 6 -_- 100 54 6 100 11 51 NSOs im 5,4 5,0 2,5 1,2 0,7 1,4 1,6 2,2 1,2 4, 8 25.2 48.8 100.0 44.0 3.8 13.64 46.0 13.1 13.64 48.0 25.3 13.64 50.0 29.5 13.64 52.0 17 , 1 13.64 54.0 8.3 13.64 56.0 29 13.64 Aro 1 im 6.7 0.9 1.1 2.3 5.6 7.2 11.3 59.9 5, 1 100.0 48.0 6.0 13.28 50.0 20.0 13.28 52.0 63.0 13.28 54.0 11.0 13.28 Total _ 100.0 Type I NSOs 0, 8 2.5 1.3 2.6 10.0 4.3 9.0 35.0 34.5 100.0 52.0 50.0 13.50 Type II 54.0 40.0 13.50 Type III 56.0 7.0 13.50 Il-S type 58.0 3.0 13.50 Total 100.0 2906481 21 Table 2: Kinetic pattern and parameters for the 4 main types of organic matter in sedimentary basins Compositions The elemental classes of the various kerogens, NSOs and aromatic C14 + fractions are given in Table 3. Class type CHNOS Total 1 HIC OIC chemical kerogen Organic elemental composition (%) Atomic ratio kerogen 1 78.7 9.6 7.7 3.3 0.6 100.0 1.460 0.032 kerogen 2 85.5 4.4 7 .1 2.7 0.3 100.0 0.611 0.024 kerogen 3 85.7 3.3 7.7 3.0 0.4 100.0 0.459 0.026 kerogen 4 85.9 2.2 8.3 3.2 0.4 100.0 0.302 0.028 kerogen 1 76.1 7.7 10. 6 1.8 3.9 100.0 1.212 0.017 kerogen 2 84.7 4.6 5.8 1.6 3.2 100.0 0.658 0.014 kerogen 3 85.0 3.4 6.4 1.7 3.5 100.0 0.481 0.015 kerogen 4 85.2 2.1 7.0 1.9 3.9 100.0 0.297 0.017 III kerogen 1 66.0 5.8 26.0 1.3 0.9 100.0 1.047 0.015 kerogen 2 81.9 4.4 12.0 1.1 0.6 100.0 0.638 0.010 kerogen 3 81.8 3.7 12.7 1.2 0.6 100.0 0.540 0.011 kerogen 4 81.7 3.2 13.2 1.3 0.6 100.0 0.463 0.012 Il-S kerogen 1 69.8 7.3 9.4 2.7 10.8 100. 0 1.247 0.029 kerogen 2 80.9 4.5 4.8 4.1 5.7 100.0 0.666 0.038 kerogen 3 80.8 3.4 5.2 4.5 6.1 100.0 0.510 0.041 kerogen 4 80.6 2.3 5.6 4.8 6.6 100.0 0.348 0.045 NSO im 84.5 11.7 2.7 0.9 0.3 100.0 1.657 0.008 Aro 1 im 87.7 11.2 1.1 100.0 1.530 Aro 2 im 92.5 7.5 100.0 0.979 Aro 3 im 93.0 7.0 100.0 0.898 Il NSO im 79.1 8.4 4.8 1.4 6.2 100.0 1.276 0.013 Aro 1 im 84. 6 8.9 6.5 100.0 1.268 Aro 2 im 85.1 6.9 8.0 100.0 0.979 Aro 3 im 85.4 6.4 8.3 100.0 0.897 III NSO im 80.6 7.3 10.0 0.3 1.9 100.0 1.086 0.003 Aro 1 im 90.0 10.0 1.333 Aro 2 im 92.5 7.5 0.979 Aro 3 im 93.0 7.0 0.898 11-S NSO im 78.1 8.3 4.3 1.6 7.7 100.0 1.282 0.016 Aro 1 im 84.6 8.9 6.5 1.268 Aro 2 im 85.1 6.9 8.0 0.979 Aro 3 im 85.4 6.4 8.3 0.897 Table 3: Basic compositions of different kerogens and related products.

10 A partir des schémas cinétiques proposés, il est possible de calculer un taux de transformation identique à celui défini par la technique Rock Eval (EP-0767375). A partir de ces calculs, des abaques pour chaque type de kérogène peuvent être proposées pour déterminer les valeurs de ce taux de transformation sur des échantillons naturels de maturité thermique variées. Pour ce faire, on réalise les étapes suivantes.From the kinetic schemes proposed, it is possible to calculate a conversion rate identical to that defined by the Rock Eval technique (EP-0767375). From these calculations, charts for each type of kerogen can be proposed to determine the values of this rate of transformation on natural samples of varied thermal maturity. To do this, the following steps are carried out.

15 Le taux de transformation du kérogène est déterminé sur un échantillon immature par une pyrolyse de type Rock Eval. Cette dernière permet de mesurer la vitesse de production des hydrocarbures au cours du craquage thermique du kérogène. Lorsque la mesure du pic de production des hydrocarbures est faite sur un échantillon immature, son intégrale par 5 10 2906481 22 rapport au temps représente la valeur maximale du potentiel pétrolier de l'échantillon, noté S2o, puisque l'échantillon n'a pas encore subi de maturation thermique. Le taux de transformation (TR) du kérogène est donc défini comme suit : TR Cinétique = hydrocarbures générés / S2o Dans les bassins sédimentaires, il est nécessaire de déterminer le taux de transformation des kérogènes afin, soit de calibrer l'histoire thermique, soit de prédire si des fluides pétroliers ont effectivement été générés. Pour cela il a été proposé, par Espitalié et al. (1977), d'utiliser l'équation suivante : TR Naturel = (S2o ù S2)/S2o ou encore, si l'on tient compte des teneurs en carbone des échantillons : TR = ((S2/Co) ù (S2/C))/(S2JCa)) Avec: S2 : potentiel pétrolier résiduel d'un échantillon (en mg par g de roche) 15 S2o : potentiel pétrolier initial d'un échantillon immature (en mg par g de roche immature) C : teneur en carbone organique d'un échantillon (en g de C par g de roche) Co : teneur en carbone organique d'un échantillon immature (en g de C par g de roche immature) 20 Lorsque les échantillons ont déjà subi une maturation thermique, il y a production de kérogène 2 comme indiqué dans le schéma cinétique (figure 3). En conséquence, le S2 mesuré provient d'une part, du S2 résiduel dans le kérogène initial, et d'autre part du S2 généré à partir du kérogène 2. Aussi grâce au schéma cinétique proposé, il est possible de quantifier pour tout taux de transformation du kérogène initial les quantités respectives de 25 kérogène initiale résiduelle et celle de kérogène 2 généré. Connaissant la quantité de kérogène initiale résiduelle, il est possible de prédire la valeur du pic S2 à savoir : S2échantiiion = S2o x % de kérogène initial résiduel A partir de cette équation, le TR naturel peut ainsi être déterminé, et il est alors possible de dresser des abaques de TR Cinétique et TR Naturel pour tout échantillon immature. En 30 mesurant le TR Naturel, on en déduit le TR Cinétique. A titre d'exemple, de telles abaques sont reportées sur les figures 4A à 4C pour les quatres kérogènes initiaux étudiés, respectivement kérogènes de type I, II, III et Ils. NTR représente le TR naturel et KTR représente le TR Cinétique.The transformation rate of the kerogen is determined on an immature sample by pyrolysis of Rock Eval type. The latter makes it possible to measure the rate of production of the hydrocarbons during thermal cracking of the kerogen. When the measurement of the peak of hydrocarbon production is made on an immature sample, its time integral represents the maximum value of the petroleum potential of the sample, denoted S20, since the sample has not yet undergone thermal maturation. The conversion rate (TR) of kerogen is therefore defined as follows: TR Kinetic = hydrocarbons generated / S2o In sedimentary basins, it is necessary to determine the rate of transformation of kerogens in order either to calibrate the thermal history or to predict whether petroleum fluids have actually been generated. For this it has been proposed by Espitalié et al. (1977), to use the following equation: TR Natural = (S2o ù S2) / S2o or, if one takes into account the carbon contents of the samples: TR = ((S2 / Co) ù (S2 / C)) / (S2JCa)) With: S2: residual petroleum potential of a sample (in mg per g of rock) 15 S2o: initial petroleum potential of an immature sample (in mg per g of immature rock) C: content in organic carbon of a sample (in g of C per g of rock) Co: organic carbon content of an immature sample (in g of C per g of immature rock) 20 When the samples have already undergone thermal maturation, kerogen 2 is produced as indicated in the kinetic scheme (Figure 3). Consequently, the measured S2 comes from the residual S2 in the initial kerogen and from the S2 generated from the kerogen 2. Also, thanks to the proposed kinetic scheme, it is possible to quantify for any transformation of the initial kerogen the respective amounts of residual initial kerogen and that of kerogen 2 generated. Knowing the amount of residual initial kerogen, it is possible to predict the value of the peak S2, namely: S2sample = S2o x% of residual initial kerogen From this equation, the natural TR can thus be determined, and it is then possible to to develop kinetic and natural TR TR charts for any immature sample. By measuring the Natural TR, the kinetic TR is deduced. By way of example, such charts are shown in FIGS. 4A to 4C for the four initial kerogens studied, kerogens of type I, II, III and II, respectively. NTR represents the natural TR and KTR represents the kinetic TR.

2906481 23 Le schéma de craquage d'un kérogène peut, par exemple, être utilisé dans le cadre d'une simulation de bassin. Il est en effet reconnu que le processus de formation du pétrole et du gaz dans les bassins sédimentaires est le résultat d'un craquage thermique de la matière organique (kérogène) présente dans les roches mères. Pour être parfaitement 5 prédictif quant à la quantité d'hydrocarbures présentes dans une roche réservoir à la suite du craquage débuté dans une roche mère, il est avantageux d'associer à ce schéma un schéma cinétique du craquage des huiles comme modèle de craquage secondaire des composés NSOS.The cracking scheme of a kerogen can, for example, be used in the context of a basin simulation. It is indeed recognized that the process of formation of oil and gas in sedimentary basins is the result of a thermal cracking of organic matter (kerogen) present in the source rocks. To be perfectly predictive of the amount of hydrocarbons present in a reservoir rock as a result of the cracking started in a source rock, it is advantageous to associate with this scheme a kinetic scheme of the cracking of the oils as a secondary cracking model of the hydrocarbons. NSOS compounds.

10 Méthode d'acquisition des paramètres Ce paragraphe décrit les méthodes applicables pour déterminer les paramètres susceptibles d'être utilisés dans les schémas réactionnels cinétiques précédemment mentionnés pour le 15 craquage des huiles ou pour le craquage primaire et secondaire du kérogène, dans le cadre de l'application de la méthode selon l'invention à la modélisation du craquage de la matière organique de la roche mère. Acquisition des paramètres cinétiques 20 Les schémas cinétiques définis pour étudier et modéliser le craquage thermique des fluides pétroliers doivent être complétés par la définition de leurs paramètres cinétiques et de leurs coefficients stoechiométriques. A ce jour, les modèles cinétiques utilisés dans les simulateurs numériques de bassins sédimentaires pour représenter la formation du pétrole dans les roches mères, 25 correspondent plus ou moins directement à un ensemble de réactions de craquage thermique parallèles, indépendantes et d'ordre 1. Les paramètres cinétiques (énergies d'activation, facteurs pré exponentiels) et les coefficients stoechiométriques associés à ces réactions sont calibrés au moyen d'expériences de pyrolyse réalisées au laboratoire sur de la matière organique (kérogène) extraite des roches mères immatures (Ungerer et Pelet, 1987).Method of Parameter Acquisition This section describes the applicable methods for determining the parameters that may be used in the previously mentioned kinetic reaction schemes for cracking oils or for primary and secondary cracking of kerogen, as part of application of the method according to the invention to the modeling of the cracking of the organic matter of the source rock. Acquisition of Kinetic Parameters The kinetic patterns defined for studying and modeling the thermal cracking of petroleum fluids must be supplemented by the definition of their kinetic parameters and their stoichiometric coefficients. To date, the kinetic models used in digital simulators of sedimentary basins to represent the formation of oil in source rocks more or less correspond directly to a set of parallel, independent and first order thermal cracking reactions. kinetic parameters (activation energies, pre-exponential factors) and the stoichiometric coefficients associated with these reactions are calibrated using laboratory pyrolysis experiments on organic matter (kerogen) extracted from immature source rocks (Ungerer and Pelet, 1987).

30 Les expériences de pyrolyse ont pour but de mesurer, dans les conditions de laboratoire, la vitesse de formation des fluides pétroliers en fonction de la température et du temps. Deux sortes de techniques expérimentales peuvent être utilisées pour cela : les pyrolyses en système ouvert et les pyrolyses en système fermé (avec ou sans adjonction 2906481 24 d'eau). Dans le premier cas, les effluents mobiles de la pyrolyse du kérogène sont évacués du milieu réactionnel au fur et à mesure qu'ils sont produits (soit au moyen d'un gaz circulant, soit par aspiration sous vide). Dans le second cas, les effluents de pyrolyse s'accumulent dans le milieu réactionnel et peuvent donc subir un craquage secondaire.The purpose of the pyrolysis experiments is to measure, under laboratory conditions, the formation rate of petroleum fluids as a function of temperature and time. Two kinds of experimental techniques can be used for this purpose: open-system pyrolysis and closed-system pyrolysis (with or without the addition of water). In the first case, the mobile effluents from the pyrolysis of kerogen are removed from the reaction medium as they are produced (either by means of a circulating gas or by vacuum suction). In the second case, the pyrolysis effluents accumulate in the reaction medium and can therefore undergo secondary cracking.

5 En général les modèles cinétiques pour le craquage thermique du kérogène représentent les fluides pétroliers (huile et gaz) de manière très simpliste, sous la forme d'un seul constituant. Dans ce cas des techniques expérimentales non compositionnelles, rapides à mettre en oeuvre et ne permettant qu'un bilan massique partiel (sur les produits hydrocarbonés), sont utilisées pour calibrer les paramètres cinétiques. Des pyrolyseurs en 10 système ouvert de type Rock Eval et Pyromat permettent l'acquisition des données de calibrage des modèles non-compositionnels de craquage du kérogène. Vers la fin des années 1980 sont apparus des modèles cinétiques dits compositionnels, dans lesquels le pétrole et le gaz formés dans les roches mères sont représentés par plusieurs constituants (classes de points de bulle, classes structurales, etc).In general, the kinetic models for the thermal cracking of kerogen represent petroleum fluids (oil and gas) in a very simplistic way, in the form of a single constituent. In this case, non-compositional experimental techniques, which are quick to implement and only allow a partial mass balance (on the hydrocarbon products), are used to calibrate the kinetic parameters. Rock Eval and Pyromat open-system pyrolysers allow the acquisition of calibration data from non-compositional kerogen cracking models. Towards the end of the 1980s, so-called kinetic compositional models appeared, in which the oil and gas formed in the source rocks are represented by several constituents (classes of bubble points, structural classes, etc.).

15 Pour calibrer les paramètres de vitesse de ces modèles, on utilise soit des expériences de pyrolyse en milieu ouvert, soit des pyrolyses en système fermé. Compositionnelle ou non, l'acquisition des données de pyrolyse au laboratoire présente au moins les deux limitations suivantes. D'une part, les données compositionnelles obtenues en système ouvert ne permettent 20 qu'un bilan massique partiel du craquage du kérogène, basé sur les constituants hydrocarbonés volatiles uniquement. Pour cette raison ces données ne sont applicables qu'aux schémas cinétiques dont les réactions le limitent à décrire la conversion du kérogène en hydrocarbures, sans tenir compte des constituants non-hydrocarbures ni du devenir de la masse solide de carbone résiduel. Au contraire, les expériences réalisées en système fermé 25 permettent, en principe, d'effectuer un bilan massique complet de la conversion thermique du kérogène. Néanmoins ces expériences sont coûteuses en matériel, en temps et nécessitent une masse relativement importante de kérogène. Par conséquent, ces techniques sont difficiles à mettre en oeuvre au cas par cas, et le nombre de données produites à partir d'un échantillon de kérogène ne permet généralement d'élaborer que des modèles cinétiques 30 simples, avec un nombre limité de réactions et, donc de paramètres à calibrer.To calibrate the speed parameters of these models, either open pyrolysis experiments or closed system pyrolyses are used. Whether compositional or not, the acquisition of pyrolysis data in the laboratory has at least the following two limitations. On the one hand, the compositional data obtained in an open system only allow a partial mass balance of kerogen cracking, based on the volatile hydrocarbon constituents only. For this reason, these data are applicable only to kinetic schemes whose reactions limit it to describe the conversion of kerogen to hydrocarbons, without taking into account the non-hydrocarbon components or the fate of the residual carbon solid mass. On the contrary, the experiments carried out in a closed system allow, in principle, a complete mass balance of the thermal conversion of the kerogen. Nevertheless, these experiments are expensive in terms of material, time and require a relatively large mass of kerogen. Consequently, these techniques are difficult to implement on a case-by-case basis, and the number of data produced from a kerogen sample generally makes it possible to develop only simple kinetic models, with a limited number of reactions and , therefore parameters to calibrate.

2906481 25 Ainsi selon l'invention, ces paramètres sont calibrés au moyen d'expériences de pyrolyse couplées à des techniques d'inversion numérique. La méthodologie expérimentale selon l'invention est un compromis entre l'approche en système ouvert et celle en système fermé. En effet, elle permet de calibrer en totalité le modèle de craquage de produits 5 pétroliers, en obtenant un résultat équivalent selon que les données expérimentales sont obtenues en système ouvert ou en système fermé, voire les deux à la fois En outre, fondée sur un double bilan massique et carbone, elle permet de calibrer à la fois la formation des effluents hydrocarbures, non-hydrocarbures, et l'évolution de la fraction solide constituée d'un mélange de kérogène immature, kérogène mature et résidu carboné.Thus, according to the invention, these parameters are calibrated by means of pyrolysis experiments coupled with digital inversion techniques. The experimental methodology according to the invention is a compromise between the open system approach and the closed system approach. Indeed, it makes it possible to fully calibrate the petroleum product cracking model, obtaining an equivalent result depending on whether the experimental data are obtained in an open system or in a closed system, or both at the same time. double mass balance and carbon, it allows to calibrate both the formation of hydrocarbon effluents, non-hydrocarbons, and the evolution of the solid fraction consists of a mixture of immature kerogen, mature kerogen and carbon residue.

10 De manière avantageuse, on définit les contraintes associées aux paramètres cinétiques suivantes : les réactions de craquage sont supposées être parallèles, indépendantes, de cinétique d'ordre 1 obéissant à la loi d'Arrhenius : K = A.e R`T , où A est la constante cinétique (facteur de fréquence), E l'énergie d'activation, T la 15 température et R la constante des gaz parfaits ; - toutes les réactions ont le même facteur de fréquence ; l'intervalle possible des énergies d'activation est choisi entre 40 et 80 kcal/mole espacée de 2 kcal/mole entre 2 réactions. La méthode comporte les étapes suivantes : 20 1. on réalise des expériences de pyrolyse en milieu ouvert et/ou en milieu fermé ; 2. on détermine les paramètres par inversion numérique. Détermination des paramètres et coefficients du schéma de craquaqe du kérogène -Détermination des paramètres E et A 25 On réalise des pyrolyses en milieu ouvert à des vitesses de chauffes différentes du kérogène initial et on mesure seulement la vitesse de production du pic S2 qui est définie comme étant la somme de tous les effluents de pyrolyse à l'exception des gaz non 2906481 26 hydrocarbures (CO, CO2, H2, N2, H2S), de l'eau (H2O). Par inversion on obtient les E et A en faisant les hypothèses précédemment indiquées. Les vitesses de craquage sont obtenues à partir d'expériences de pyrolyse en milieu ouvert, réalisées avec un appareil appelé Rock Eval 6 , décrit par exemple dans le brevet 5 n EP-0-767-375. Les charges de kérogènes utilisée, pour chaque expérience sont ajustées pour obtenir des hauteurs identiques du pic S2 entre les différents essais afin d'assurer une meilleure reproductibilité des mesures et donc d'obtenir des résultats expérimentaux plus précis. Les vitesses globales de production des effluents de pyrolyse sont mesurées à différentes vitesses de chauffe : 2, 5, 10, 15 et 25 C/min à partir d'une isotherme à 200 C 10 pendant 15 minutes puis une augmentation de température jusqu'à 700 C. Les pyrolyses sont réalisées sous un flux d'azote de 100 ml/min. A partir des hypothèses décrites précédemment (réactions de craquage supposées parallèles, indépendantes et d'ordre 1, ...), chaque modèle cinétique peut être calibré par l'ajustement de 23 paramètres : 15 - un facteur de fréquence, - les 21 coefficients de distribution des énergies d'activation, le potentiel pétrolier du kérogène (S2p) [correspondant à la quantité totalede produits de pyrolyse générée en chauffant l'échantillon à une température et un temps infinis].Advantageously, the constraints associated with the following kinetic parameters are defined: the cracking reactions are assumed to be parallel, independent, of order 1 kinetics obeying the Arrhenius law: K = Ae R`T, where A is the kinetic constant (frequency factor), E the activation energy, T the temperature and R the perfect gas constant; - all reactions have the same frequency factor; the possible range of activation energies is chosen between 40 and 80 kcal / mole spaced 2 kcal / mole between 2 reactions. The method comprises the following steps: 1. Open and / or closed pyrolysis experiments are carried out; 2. the parameters are determined by digital inversion. Determination of parameters and coefficients of the kerogen cracking scheme -Determination of parameters E and A Open pyrolysis is carried out at different heating rates of the initial kerogen and only the production rate of peak S2 is measured which is defined as being the sum of all pyrolysis effluents with the exception of non-hydrocarbon gases (CO, CO2, H2, N2, H2S), water (H2O). By inversion we obtain the E and A by making the assumptions previously indicated. Cracking rates are obtained from open pyrolysis experiments carried out with a device called Rock Eval 6, described for example in EP-0-767-375. The kerogen charges used for each experiment are adjusted to obtain identical heights of the peak S2 between the different tests in order to ensure better reproducibility of the measurements and thus to obtain more accurate experimental results. The overall production rates of the pyrolysis effluents are measured at different heating rates: 2, 5, 10, 15 and 25 C / min from an isotherm at 200 C for 15 minutes and then a temperature rise to 700 C. Pyrolysis is carried out under a nitrogen flow of 100 ml / min. From the hypotheses described previously (cracking reactions assumed to be parallel, independent and of order 1, ...), each kinetic model can be calibrated by the adjustment of 23 parameters: a frequency factor, the 21 coefficients of activation energies, the petroleum potential of kerogen (S2p) [corresponding to the total amount of pyrolysis products generated by heating the sample to infinite temperature and time].

20 Les paramètres cinétiques globaux pour décrire la vitesse de genèse de l'ensemble des produits contenus dans le pic S2 sont ajustés par inversion numérique des données expérimentales obtenues avec le Rock Eval 6. L'inversion numérique consiste en la détermination d'un jeu de valeurs qui minimisent localement une fonction d'erreur quadratique (somme du carré des résiduels entre les vitesses de formation des 25 hydrocarbures mesurées par le Rock Eval et celles calculées par le modèle cinétique). Tout algorithme d'optimisation avec contrainte (pour assurer la conservation de la masse) adapté aux fonctions quadratiques continues peut être utilisé : méthode de Levenberg-Marquardt, gradients conjugués, quasi-Newton, etc. 30 - Détermination des coefficients stoechiométriques 2906481 27 On réalise une nouvelle pyrolyse pour 100 % de conversion du kérogène initial, et l'on récupère les effluents de pyrolyse avec un S2 analyser pour les séparer en différentes classes chimiques. Le S2 analyseur est un appareillage dérivé de l'appareil Rock Eval 6, également décrit dans le brevet n EP-0-767-375, qui est équipé d'un piège afin de récupérer 5 la fraction liquide du pic S2 défini précédemment. Ceci nous donne les coefficients stoechiométriques pour 100 % de conversion du kérogène. La réaction stoechiométrique résultante est la suivante : 10 Kérogène = CO + CO2 + H2S + H2O +C1 + C2 + C3 + C4 + C6-C14 saturés + C6-C14 aromatiques + C14+ saturés + C14+ aromatiques + NSOs pentane + NSOs DCM + kérogène 2 15 La mesure des coefficients stoechiométriques se fait en plusieurs étapes : 1 ) une lèfe pyrolyse à 25 C/min entre 200 C et 650 C afin de dresser le bilan suivant : Masse de kérogène initial = x1 (CO) + x2 (CO2) + X3 (S2) + x4 (kérogène 2) 20 Les gaz CO, CO2 et le pic S2 sont directement quantifiés par l'appareil Rock Eval 6. La quantité de kérogène 2 est déterminée à partir du bilan carbone après avoir déterminé le taux de carbone dans le kérogène initial et connaissant le taux de carbone du pic S2 estimé à 83%. 2 ) une 2ème pyrolyse à 25 C/min entre 200 C et 650 C afin de dresser le bilan suivant : 25 Fraction C6+ du pic S2 = C6-C?4 saturés + C6-C14 aromatiques + C14+ saturés + C14+ aromatiques + NSOs pentane + NSOs DCM 2906481 28 Cette pyrolyse est réalisée avec le S2 analyseur. 3 ) quelques points de pyrolyse en milieu fermé (étape annexe) L' H2S provenant du craquage du kérogène seul, ne peut pas être déterminé au cours des 5 pyrolyses en milieu ouvert du fait de la contribution possible de l'H2S provenant de la décomposition thermique de la pyrite souvent associée au kérogène. Cette pyrite en effet se décompose au delà de 500 C dans les conditions de la pyrolyse réalisée avec un appareil de type Rock Eval. Aussi pour doser ce composé, des pyrolyses en milieu fermé sont réalisées car il est possible d'abaisser la température et d'augmenter le temps de séjour. Les Io conditions sont choisies de telle sorte à obtenir un taux de transformation, tel que déterminé en milieu ouvert, du kérogène proche d'au moins 90 %. L'H2S ainsi généré dans ces conditions est quantifié comme indiqué précédemment. Si dans ces expériences, des bilans massiques sont réalisés, il est possible de calculer la quantité d'eau pour un taux de transformation proche de 100 %. Sinon il est possible de quantifier le rendement en eau par 15 une expérience de pyrolyse conduite entre 200 et 650 C à 25 C/min avec détermination de l'eau par un détecteur spécifique. 4 ) une pyrolyse spécifique en milieu ouvert pour les composés CI, C2, C3 et C4. Ces pyrolyses sont réalisées sous vide à 25 C/min entre 200 et 650 C avec sous tirage continu par une pompe de Toepler. Cette dernière permet également de récupérer 20 quantitativement la totalité des gaz produits en vue d'une analyse moléculaire par chromatographie en phase gazeuse. Toutefois le méthane peut être également dosé en couplant le Rock Eval 6 à un détecteur spécifique de type infra rouge par exemple. Enfin, ces gaz hydrocarbures peuvent être quantifiés également par un couplage entre le Rock Eval 6 et un micro chromatographe en phase gazeuse. 25 - Vérification des bilans On vérifie que la somme des gaz hydrocarbures mesurés, ajoutée à la quantité totale de la fraction liquide C6+ du pic S2 est bien cohérente avec la valeur du pic S2 directement mesurée par le Rock Eval 6.The overall kinetic parameters for describing the genesis rate of all the products contained in the peak S2 are adjusted by numerical inversion of the experimental data obtained with the Rock Eval 6. The numerical inversion consists of the determination of a set of values which locally minimize a quadratic error function (sum of squares of residuals between the hydrocarbon formation rates measured by the Rock Eval and those calculated by the kinetic model). Any constrained optimization algorithm (to ensure conservation of the mass) adapted to continuous quadratic functions can be used: Levenberg-Marquardt method, conjugate gradients, quasi-Newton, etc. Determination of Stoichiometric Coefficients A new pyrolysis is carried out for 100% conversion of the initial kerogen, and the pyrolysis effluents are recovered with an S 2 analyte to separate them into different chemical classes. The S2 analyzer is an apparatus derived from the Rock Eval 6 apparatus, also described in EP-0-767-375, which is equipped with a trap for recovering the liquid fraction of the previously defined peak S2. This gives us the stoichiometric coefficients for 100% conversion of kerogen. The resulting stoichiometric reaction is as follows: Kerogen = CO + CO2 + H2S + H2O + C1 + C2 + C3 + C4 + C6-C14 saturated + C6-C14 aromatic + C14 + saturated + C14 + aromatic + NSOs pentane + NSOs DCM + kerogen The stoichiometric coefficients are measured in several steps: 1) a pyrolysis at 25 ° C./min between 200 ° C. and 650 ° C. in order to draw up the following balance sheet: Mass of initial kerogen = x1 (CO) + x2 (CO2) + X3 (S2) + x4 (kerogen 2) The CO, CO2 and S2 peak gases are directly quantified by the Rock Eval 6 apparatus. The amount of kerogen 2 is determined from the carbon balance after determining the rate of carbon in the initial kerogen and knowing the estimated peak S2 carbon content of 83%. 2) a second pyrolysis at 25 ° C./min between 200 ° C. and 650 ° C. in order to draw up the following balance sheet: Fraction C6 + of the peak S2 = C6-C4 saturated + C6-C14 aromatic + C14 + saturated + C14 + aromatic + NSOs pentane + NSOs DCM 2906481 28 This pyrolysis is carried out with the S2 analyzer. 3) some closed pyrolysis points (annexed step) H2S from kerogen cracking alone, can not be determined during open pyrolysis due to the possible contribution of H2S from decomposition thermal pyrite often associated with kerogen. This pyrite indeed decomposes beyond 500 C under the conditions of pyrolysis performed with a Rock Eval type device. Also to measure this compound, pyrolyses in a closed environment are realized because it is possible to lower the temperature and increase the residence time. The conditions are chosen so as to obtain a degree of conversion, as determined in an open environment, of kerogen close to at least 90%. The H2S thus generated under these conditions is quantified as indicated previously. If in these experiments, mass balances are made, it is possible to calculate the amount of water for a conversion rate close to 100%. Otherwise it is possible to quantify the water yield by a pyrolysis experiment conducted between 200 and 650 C at 25 C / min with determination of water by a specific detector. 4) specific pyrolysis in an open medium for the compounds CI, C2, C3 and C4. These pyrolyses are carried out under vacuum at 25 C / min between 200 and 650 C with continuous drawing by a Toepler pump. The latter also makes it possible to recover quantitatively all the gases produced for molecular analysis by gas chromatography. However, methane can also be met by coupling the Rock Eval 6 with a specific infrared-type detector, for example. Finally, these hydrocarbon gases can also be quantified by a coupling between the Rock Eval 6 and a gas chromatograph. 25 - Verification of the balances It is verified that the sum of the hydrocarbon gases measured, added to the total quantity of the liquid fraction C6 + of the peak S2 is well coherent with the value of the peak S2 directly measured by the Rock Eval 6.

2906481 29 Détermination des paramètres et coefficients du schéma de craquaqe des huiles Pour ces paramètres, il est nécessaire de réaliser des pyrolyses en milieu fermé. L'acquisition de paramètres cinétiques en milieu fermé nécessite de disposer d'un jeu 5 d'expériences suffisant pour suivre la production et la disparition des classes chimiques principales à différentes températures et de s'assurer de la qualité des bilans massiques. Par exemple, 25 expériences couvrant 3 températures sont généralement suffisantes et le taux de récupération de tous les effluents de pyrolyse soit être supérieur ou égal à 95%. Cette méthode a été utilisée pour l'acquisition des paramètres cinétiques pour les 10 kérogènes 2 et les kérogènes 3 et pour l'ensemble des paramètres cinétiques des composés liquides instables dans la gamme de température sélectionnée pour les expériences. - Détermination des paramètres E et A et des coefficients stoechiométriques Les vitesses et les coefficients stoechiométriques sont déterminés numériquement à 15 partir des bilans massiques obtenus dans toutes les expériences. En suivant l'évolution de chacune des classes en terme de production et disparition, il est possible d'écrire un schéma cinétique à priori qui servira d'étape initiale dans le calcul des paramètres cinétiques. Le calibrage des paramètres cinétiques et stoechiométriques est réalisé de la manière suivante. On utilise un simulateur numérique résolvant les lois de vitesse des réactions 20 chimiques du schéma cinétique en fonction du temps et de la température. Les simulations sont faites aux conditions de temps et température expérimentales. Les données calculées pour l'ensemble des classes chimiques sont comparées aux données mesurées correspondantes et les différences entre les quantités mesurées et les quantités prédites (résiduel) sont minimisées par inversion numérique d'une fonction d'erreur quadratique 25 (définie comme la somme du carré des résiduels). Tout algorithme d'optimisation avec contrainte (pour assurer la conservation de la masse) adapté aux fonctions quadratiques continues peut être utilisé : méthode de Levenberg-Marquardt, gradients conjugués, quasi-Newton, etc. 2906481 - Vérification des bilans Connaissant les compositions élémentaires des produits pétroliers de départ et de l'ensemble des effluents liquides et gazeux, on détermine la masse de solide résiduel à 5 100 % de conversion ainsi que sa composition élémentaire en C, H, O et S. En somme, la méthode selon l'invention de détermination de paramètres cinétiques et de coefficients stoechiométriques associés à des schémas cinétiques de craquage thermique de produits pétroliers permet de déterminer de tels paramètres cohérent à la fois 10 avec des expériences de pyrolyse en système ouvert et en système fermé. De plus, fondée sur un double bilan massique et carbone, elle permet de calibrer à la fois la formation des effluents hydrocarbures, non-hydrocarbures, et l'évolution de la fraction solide constituée d'un mélange de kérogène immature, kérogène mature et résidu carboné.2906481 29 Determination of the parameters and coefficients of the oil cracking scheme For these parameters, it is necessary to carry out pyrolysis in a closed environment. The acquisition of kinetic parameters in a closed environment requires having a sufficient set of experiments to monitor the production and disappearance of the main chemical classes at different temperatures and to ensure the quality of the mass balances. For example, 25 experiments covering 3 temperatures are generally sufficient and the recovery rate of all the pyrolysis effluents is greater than or equal to 95%. This method was used for the acquisition of kinetic parameters for kerogens 2 and kerogens 3 and for all the kinetic parameters of the unstable liquid compounds in the temperature range selected for the experiments. Determination of E and A Parameters and Stoichiometric Coefficients Stoichiometric velocities and coefficients are determined numerically from the mass balances obtained in all experiments. By following the evolution of each class in terms of production and disappearance, it is possible to write a prior kinetic scheme that will serve as an initial step in the calculation of kinetic parameters. The calibration of the kinetic and stoichiometric parameters is carried out as follows. A numerical simulator is used to solve the speed laws of the chemical reactions of the kinetic pattern as a function of time and temperature. Simulations are made under experimental time and temperature conditions. The calculated data for all the chemical classes are compared with the corresponding measured data and the differences between the measured quantities and the predicted (residual) quantities are minimized by numerical inversion of a squared error function (defined as the sum of the square residuals). Any constrained optimization algorithm (to ensure conservation of the mass) adapted to continuous quadratic functions can be used: Levenberg-Marquardt method, conjugate gradients, quasi-Newton, etc. 2906481 - Balance Sheet Verification Knowing the elemental compositions of the starting petroleum products and of all the liquid and gaseous effluents, the mass of residual solid at 100% conversion and its elemental composition in C, H, O and S. In sum, the method according to the invention for determining kinetic parameters and stoichiometric coefficients associated with kinetic thermal cracking schemes of petroleum products makes it possible to determine such parameters consistent with both open system pyrolysis experiments. and in a closed system. In addition, based on a double mass and carbon balance, it allows to calibrate both the formation of hydrocarbon effluents, non-hydrocarbons, and the evolution of the solid fraction consisting of a mixture of immature kerogen, mature kerogen and residue. carbon.

15 Un exemple détaillé de protocole expérimental utilisant la méthodologie est décrit ci-après. On peut se référer par exemple au document suivant : Behar, F., Leblond, C., Saint-Paul, C., 1989. Analyse quantitative des effluents de pyrolyse en milieu ouvert et fermé. Oil and gas science and technology 44, 387-411.A detailed example of an experimental protocol using the methodology is described below. For example, reference may be made to the following document: Behar, F., Leblond, C., St. Paul, C., 1989. Quantitative Analysis of Pyrolysis Effluents in Open and Closed Environments. Oil and gas science and technology 44, 387-411.

20 Exemple d'un protocole expérimental A û LES SYSTEMES DE PYROLYSE A û 1 Pyrolyse en milieu fermé Les échantillons sont chauffés dans un milieu maintenu fermé pendant toute la durée de la pyrolyse. La chambre de pyrolyse est au préalable purgée pour éliminer la totalité de 25 l'oxygène de l'air. Un premier set d'expériences est réalisé afin de définir la gamme de température et de temps la plus appropriée pour suivre la conversion des charges sélectionnées.Example of an experimental protocol A - PYROLYSIS SYSTEMS A 1 - Closed Pyrolysis The samples are heated in a medium kept closed for the duration of the pyrolysis. The pyrolysis chamber is previously purged to remove all of the oxygen from the air. A first set of experiments is carried out in order to define the most appropriate temperature and time range to follow the conversion of the selected loads.

30 2906481 31 Les expériences sont réalisées dans des réacteurs fermés sous gaz inerte (par exemple : hélium, azote), avec ou sans adjonction d'eau. Deux sortes de réacteurs sont utilisées : - des réacteurs isobares de faible capacité (moins de 5 ml) : on utilise en particulier des tubes en or de dimensions variés et soudés aux deux extrémités. Une contre pression est 5 imposée pendant toute la durée des expériences afin d'éviter l'explosion des tubes due à la pression interne générée. La charge est généralement comprise entre 30 mg et 1 gramme. - des réacteurs isochores de taille moyenne ou grande (plus de 5 ml) : utilisés pour des charges supérieures au gramme, ces réacteurs sont constitués d'une capacité en acier inoxydable fermée hermétiquement. De tels systèmes de pyrolyses sont disponibles dans le 10 commerce (réacteurs Parr). Les tubes en or (réacteurs isobares) sont utilisés afin de réduire au maximum les interactions entre les réacteurs et le milieu chimique réactionnel. Deux tubes sont chauffés en même temps : un sera consacré à l'analyse des composés gazeux et l'autre au bilan des composés liquides et solides. La masse de la charge initiale est déterminée par pesée entre 15 le tube vide et le tube plein avant soudure. Les tubes en or sont placés dans une autoclave qui contient un 2éme tube en or dans lequel est placé un thermocouple afin d'avoir la température la plus proche de celles que subit la charge à pyrolyser. Les autoclaves sont ensuite placés dans une enceinte préalablement chauffée à la température désirée. Les temps de pyrolyse sont choisis afin de 20 minimiser l'influence de la montée en température. A la fin de la pyrolyse, l'autoclave contenant le ou les tubes en or sont plongés instantanément dans de l'eau à température ambiante afin d'arrêter le plus rapidement possible les réactions de craquage. Dans le cas des réacteurs isochores, une pression de gaz inerte est introduite à température ambiante. Les réacteurs sont ensuite placés dans une enceinte préalablement chauffée à la 25 température choisie. A la fin de la pyrolyse, ils sont mis à refroidir à l'air ambiant. Les conditions de pyrolyse sont des conditions isothermes avec des temps de séjour variables Les conditions de chauffe pour les kérogènes dépendent de leur structure chimique et leur degré de maturité. Pour les kérogènes de faible maturité, la gamme de température est généralement comprise entre 150 C et 375 C pour des durées comprises entre 1 heure et 30 quelques mois. Pour des kérogènes plus matures, les températures sont comprises entre 350 et 550 C pour des temps de séjour équivalents.The experiments are carried out in closed reactors under an inert gas (for example: helium, nitrogen), with or without the addition of water. Two types of reactors are used: - isobaric reactors of low capacity (less than 5 ml): gold tubes of various sizes and welded at both ends are used in particular. Back pressure is imposed throughout the duration of the experiments in order to avoid the explosion of the tubes due to the internal pressure generated. The charge is generally between 30 mg and 1 gram. - Isochoric reactors of medium or large size (more than 5 ml): used for loads greater than one gram, these reactors consist of a hermetically sealed stainless steel capacity. Such pyrolysis systems are commercially available (Parr reactors). Gold tubes (isobaric reactors) are used to minimize interactions between reactors and the chemical reaction medium. Two tubes are heated at the same time: one will be devoted to the analysis of the gaseous compounds and the other to the balance of the liquid and solid compounds. The mass of the initial charge is determined by weighing between the empty tube and the solid tube before welding. The gold tubes are placed in an autoclave which contains a 2nd gold tube in which a thermocouple is placed in order to have the temperature closest to that which the charge to be pyrolyzed. The autoclaves are then placed in a chamber previously heated to the desired temperature. The pyrolysis times are chosen to minimize the influence of the rise in temperature. At the end of the pyrolysis, the autoclave containing the gold tube (s) is instantly immersed in water at ambient temperature in order to stop the cracking reactions as quickly as possible. In the case of isochoric reactors, an inert gas pressure is introduced at ambient temperature. The reactors are then placed in a chamber previously heated to the chosen temperature. At the end of the pyrolysis, they are cooled to ambient air. The pyrolysis conditions are isothermal conditions with varying residence times The heating conditions for kerogens depend on their chemical structure and their degree of maturity. For low-maturity kerogens, the temperature range is generally between 150 C and 375 C for durations of between 1 hour and 30 months. For more mature kerogens, the temperatures are between 350 and 550 C for equivalent residence times.

2906481 32 Pour l'ensemble des expériences réalisées sur des produits liquides, les conditions sont isothermes entre 200 et 500 C : le choix est là aussi fonction de la réactivité thermique des produits étudiés.2906481 32 For all the experiments carried out on liquid products, the conditions are isothermal between 200 and 500 C: the choice is there also a function of the thermal reactivity of the studied products.

5 A û 2 Pyrolyse en milieu ouvert Les échantillons sont chauffés dans une chambre de pyrolyse balayé par un courant gazeux comme par exemple la pyrolyse Rock Eval. Cette pyrolyse permet de doser les gaz non hydrocarbures CO et CO2 ainsi que l'ensemble des produits gazeux ou liquides détectés par un détecteur à ionisation de flamme ou pic S2 (brevet n EP-0-767-375 pour le Rock 10 Eval 6). Les essais sont réalisés en programmation de température entre 2 et 25 C/minute sous un courant d'azote de 100 ml/minute. Un deuxième système de pyrolyse est utilisé pour déterminer la composition de la fraction liquide du pic S2. Ce système est appelé S2 analyser . Les effluents liquides sont récupérés dans un piège refroidi par de l'azote liquide.Open Pyrolysis The samples are heated in a pyrolysis chamber flushed with a gas stream such as Rock Eval pyrolysis. This pyrolysis makes it possible to determine the non-hydrocarbon gases CO and CO2 as well as all the gaseous or liquid products detected by a flame ionization detector or S2 peak (Patent No. EP-0-767-375 for the Rock Eval 6) . The tests are carried out in temperature programming between 2 and 25 C / minute under a nitrogen flow of 100 ml / minute. A second pyrolysis system is used to determine the composition of the liquid fraction of the S2 peak. This system is called S2 analyze. The liquid effluents are recovered in a trap cooled by liquid nitrogen.

15 La fraction gazeuse hydrocarbure du pic S2 peut être dosée soit par un couplage Rock Eval û micro chromatographie en phase gazeuse ou soit par d'autres techniques comme le couplage entre analyse thermogravimétrique et détection infrarouge (TG/FTIR) ou des pyrolyses sous vide en milieu ouvert avec récupération quantitative des gaz puis analyse par chromatographie en phase gazeuse.The hydrocarbon gas fraction of the S2 peak can be assayed either by a Rock Eval coupling or by micro-gas chromatography or by other techniques such as the coupling between thermogravimetric analysis and infrared detection (TG / FTIR) or vacuum pyrolyses. open medium with quantitative recovery of the gases then analysis by gas chromatography.

20 B û PROTOCOLES ANALYTIQUES B û 1 Récupération et quantification des gaz B û 1û a Quantification des gaz en milieu ouvert La pyrolyse Rock Eval permet de doser les gaz non hydrocarbures CO et CO2. La 25 fraction gazeuse hydrocarbure du pic S2 peut être dosée soit par un couplage Rock Eval û micro chromatographie en phase gazeuse ou soit par d'autres techniques comme le couplage entre analyse thermogravimétrique et détection infrarouge (TG/FTIR) ou la pyrolyse sous vide.20 B - ANALYTIC PROTOCOLS B - 1 Recovery and quantification of gases B - Quantification of gases in an open environment Pyrolysis Rock Eval is used to determine the non-hydrocarbon gases CO and CO2. The hydrocarbon gas fraction of the S2 peak can be assayed either by Rock Eval coupling or by micro-gas chromatography or by other techniques such as coupling between thermogravimetric analysis and infrared detection (TG / FTIR) or vacuum pyrolysis.

2906481 33 B û 1û b Quantification des gaz en milieu fermé Pour les pyrolyses en tubes en or, le tube en or est percé dans une ligne de vide équipée d'une pompe de Toepler. Cette dernière permet de stocker dans des volumes pré 5 calibrés les gaz générés dont la quantité totale peut donc être estimée. Puis ces gaz sont transférés en totalité dans une ampoule pour être ensuite dosés quantitativement par chromatographie en phase gazeuse. Ainsi les quantités récupérées sont exprimées en rendement absolu (%, mg/g ou mg/gC) par rapport à la charge introduite pour H2, CO, CO2, H2S, C1, C2, C3, n-C4 et i-C4. Ce dosage 10 quantitatif permet de calculer le bilan C, H, O et S pour la fraction gazeuse. Suivant le type de réacteur fermé, le mode de récupération des gaz peut être différent. Dans le cas des réacteurs isochores (type Parr), un système de collecte de gaz par détente dans un récipient préalablement mis sous vide permet de récupérer la fraction gazeuse qui est analysée ensuite par le même appareil que celui utilisé pour les gaz récupérés dans les 15 tubes en or. B û 2 Dosage de la fraction légère C6-014 B û 2 û a Pyrolyse en milieu ouvert En utilisant le S2 analyseur, les effluents liquides sont piégés dans l'azote liquide.2906481 33 B û 1û b Quantification of gases in a closed environment For gold tube pyrolyses, the gold tube is pierced in a vacuum line equipped with a Toepler pump. The latter makes it possible to store in pre-calibrated volumes the gases generated, the total quantity of which can therefore be estimated. These gases are then completely transferred to an ampoule and then quantified by gas chromatography. Thus, the quantities recovered are expressed in absolute yield (%, mg / g or mg / gC) relative to the feedstock introduced for H2, CO, CO2, H2S, C1, C2, C3, n-C4 and i-C4. This quantitative assay makes it possible to calculate the C, H, O and S balance for the gaseous fraction. Depending on the type of closed reactor, the mode of recovery of the gases may be different. In the case of isochoric reactors (Parr type), a gas collection system by expansion in a previously evacuated container makes it possible to recover the gaseous fraction which is then analyzed by the same apparatus as that used for the gases recovered in the 15 gold tubes. B-2 Determination of the light fraction C6-014 B 2 - Open pyrolysis Using the S2 analyzer, the liquid effluents are trapped in the liquid nitrogen.

20 Une fois l'azote liquide éliminé, le piège est rincé avec du n-pentane. La totalité de la solution mère de pentane est fractionnée par chromatographie liquide sur une petite colonne (taille d'une pipette Pasteur) remplie de Florisil afin de retenir les composés de haut poids moléculaires. L'éluât est ensuite déposé sur une deuxième colonne remplie de silice afin de séparer 2 fractions : après une première élution avec du n-pentane, la solution contient la 25 totalité des hydrocarbures saturés. La deuxième élution utilisant un mélange npentane/dichlorométhane (85/15, v/v) permet de récupérer la fraction C6-C14 aromatiques. Après ajout d'un étalon interne dans chacune des 2 solutions, les 2 solutions sont injectées dans un chromatographe en phase gazeuse équipée d'une colonne capillaire 10 2906481 34 La surface totale (pics + fond non résolue) est intégrée à partir de l'hydrocarbure en C6 jusqu'à l'hydrocarbure en C14. Cette surface exprimée en pvolts est ensuite convertie en masse connaissant la concentration et la surface détectée de l'étalon interne. Il est à noter que dans ce protocole les hydrocarbures contenant 5 atomes de 5 carbone ne sont pas dosés. Les quantités sont ensuite ramenées à la charge initiale tout comme le dosage des gaz. Pour ce qui concerne les compositions élémentaires, des valeurs moyennes respectives de 15.6 % en H et 84.4 % en C sont attribuées pour la fraction saturée. Pour la fraction aromatique, des valeurs moyennes de 9.0 % en H et 91.0 % en C. B û 2 û b Pyrolyse en milieu fermé Le deuxième tube en or est percé dans un perceur équipé d'une aiguille et remplie de n-pentane. Le contenu du perceur est ensuite transféré dans un ballon. Le tube en or est ouvert aux 2 extrémités et placés également dans le ballon. L'ensemble est alors extrait 15 pendant une heure à reflux et sous agitation. Au bout d'une heure, l'ensemble de la solution qui contient les produits solubles et insolubles dans le pentane est filtré sous vide. Une première aliquote de la solution mère est prise en vue d'un fractionnement par chromatographie en phase liquide puis dosage quantitatifs en utilisant le même protocole que pour les effluents récupérés en milieu ouvert.Once the liquid nitrogen has been removed, the trap is rinsed with n-pentane. All of the pentane stock solution is fractionated by liquid chromatography on a small column (Pasteur pipette size) filled with Florisil to retain the high molecular weight compounds. The eluate is then deposited on a second column filled with silica in order to separate 2 fractions: after a first elution with n-pentane, the solution contains all of the saturated hydrocarbons. The second elution using a npentane / dichloromethane mixture (85/15, v / v) makes it possible to recover the aromatic C6-C14 fraction. After adding an internal standard in each of the two solutions, the two solutions are injected into a gas chromatograph equipped with a capillary column. The total area (peaks + unresolved background) is integrated from the C6 hydrocarbon to C14 hydrocarbon. This surface expressed in pvolts is then converted into a mass knowing the concentration and the detected surface of the internal standard. It should be noted that in this protocol hydrocarbons containing 5 carbon atoms are not metered. The quantities are then reduced to the initial charge just like the gas dosage. As regards the elementary compositions, respective average values of 15.6% in H and 84.4% in C are attributed for the saturated fraction. For the aromatic fraction, average values of 9.0% in H and 91.0% in C. B 2/2 b Closed Pyrolysis The second gold tube is pierced in a piercer equipped with a needle and filled with n-pentane. The contents of the piercer are then transferred to a balloon. The gold tube is open at both ends and also placed in the balloon. The whole is then extracted for one hour under reflux with stirring. After one hour, all of the solution which contains the soluble and insoluble products in pentane is filtered under vacuum. A first aliquot of the mother solution is taken for fractionation by liquid chromatography then quantitative assay using the same protocol as for the effluents recovered in an open medium.

20 B û 3 Dosage de la fraction C14+ B û 3 û a Pyrolyse en milieu ouvert Une deuxième pyrolyse est réalisée avec le S2 analyzer. La solution mère de pentane est évaporée sous courant gazeux inerte. La totalité de l'extrait soluble dans le 25 pentane est alors pesé après transfert dans un récipient préalablement taré. Le contenu est ensuite fractionné par chromatographie liquide par exemple un système automatique ou manuel afin de récupérer 3 solutions : la première contient les hydrocarbures saturés, la deuxième les hydrocarbures aromatiques et la troisième les composés organiques pouvant contenir du soufre, de l'azote et/ou de l'oxygène. Cette troisième fraction est appelée par 30 exemple NSOs pentane. Après élimination du solvant pour les trois solutions, les 3 fractions 2906481 35 chimiques sont évaluées quantitativement par pesée et leur quantité exprimées par rapport à la charge initiale. La fraction contenant les hydrocarbures saturés est injectée dans un chromatographe afin de doser la fraction résiduelle éventuelle de C14_. Elle peut également être soumise à 5 une analyse par spectrométrie de masse quantitative afin de doser la quantité de structures mono aromatiques si présents et de corriger la quantité réelle d'hydrocarbures saturés. Une fois pesées, les 2 fractions contenant respectivement les aromatiques et les composés hétéro atomiques sont soumis à une analyse élémentaire pour doser le C, H et S dans la fraction aromatique et le C, H, O, N et S dans la fraction hétéro atomique. Cet extrait 10 est appelé par exemple NSOs DCM. Pour la fraction des hydrocarbures saturés une composition moyenne de 14.9 % en H et 85.1 % en C est prise. Le piège est ensuite rincé avec du dichlorométhane. L'extrait ainsi récupéré est quantifié en suivant le même protocole que celui de l'extrait pentane à savoir pesée après évaporation du solvant. Cette fraction est soumise à l'analyse élémentaire pour dosage de 15 ses éléments C, H, O, N et S. B ù 3 ù b Pyrolyse en milieu fermé Une deuxième aliquote de la solution mère de pentane est prélevé et subit le même protocole analytique que pour les effluents en milieu ouvert.B-3 Assay of C14 + B fraction 3 - Pyrolysis in an open medium A second pyrolysis is carried out with the S2 analyzer. The stock solution of pentane is evaporated under an inert gas stream. The total soluble extract in pentane is then weighed after transfer to a previously tared container. The content is then fractionated by liquid chromatography, for example an automatic or manual system in order to recover 3 solutions: the first contains saturated hydrocarbons, the second aromatic hydrocarbons and the third organic compounds which may contain sulfur, nitrogen and / or or oxygen. This third fraction is called for example NSOs pentane. After removing the solvent for the three solutions, the 3 chemical fractions are quantitatively evaluated by weighing and their amount expressed relative to the initial charge. The fraction containing the saturated hydrocarbons is injected into a chromatograph in order to determine the residual C14 2 fraction. It can also be subjected to quantitative mass spectrometric analysis in order to assay the amount of mono aromatic structures that are present and to correct the actual amount of saturated hydrocarbons. Once weighed, the 2 fractions respectively containing the aromatics and the hetero atomic compounds are subjected to an elemental analysis to measure C, H and S in the aromatic fraction and C, H, O, N and S in the atomic hetero fraction. . This extract is called, for example, NSOs DCM. For the fraction of saturated hydrocarbons an average composition of 14.9% in H and 85.1% in C is taken. The trap is then rinsed with dichloromethane. The extract thus recovered is quantified by following the same protocol as that of the pentane extract, namely weighing after evaporation of the solvent. This fraction is subjected to elemental analysis for the determination of its C, H, O, N and S. B elements. Closed cell pyrolysis A second aliquot of the pentane stock solution is taken and undergoes the same protocol. only for effluents in an open environment.

20 Le résidu insoluble dans le pentane est séché pour être broyé afin d'obtenir une poudre fine et homogène et réaliser une deuxième extraction au dichlorométhane. La solution mère de dichlorométhane est totalement évaporée et pesée. Elle contient presque en totalité des structures hétéro atomiques dont la famille des asphaltènes. Cette fraction est soumise à l'analyse élémentaire pour dosage de ses éléments C, H, O, N et S.The pentane-insoluble residue is dried to be ground to obtain a fine, homogeneous powder and to carry out a second extraction with dichloromethane. The stock solution of dichloromethane is totally evaporated and weighed. It contains almost all hetero atomic structures including the family of asphaltenes. This fraction is subjected to elemental analysis for the determination of its elements C, H, O, N and S.

2906481 B û 4 Dosaqe des résidus solides B û 4 û a Pyrolyse en milieu ouvert Le résidu solide est estimé à partir de la pyrolyse Rock Eval. En effet, connaissant le 5 taux de carbone contenu dans le pic S2, et celui de la charge initiale, la masse de résidu solide obtenu au cours de ces pyrolyses est obtenu à partir du bilan carbone : Cinitial = X1 (CCO) + X2 (CCO2) + X3 (CS2) + X4 (Crésidu) B û 4 û b Pyrolyse en milieu fermé 10 Le résidu insoluble dans le dichorométhane est récupéré sur le filtre avec le tube en or coupé en morceaux. Connaissant le poids du tube vide, il est possible d'avoir une première estimation de ce résidu. Néanmoins, cette donnée étant assez imprécise, le taux de résidu est estimé comme celui obtenu en milieu ouvert à partir du bilan carbone. Aussi, les résidus solides sont soumis à un dosage de ses éléments constitutifs C, H, N, O, S. Dans 15 le cas particulier où les charges à pyrolyser contiennent de la pyrite, des dosages de Fer sont réalisés. B û 5 Établissement des bilans massiques : Les mêmes bilans massiques sont réalisés en milieu ouvert et fermé à savoir : 20 charge = H2 + CO + CO2 + H2S + H2O + C1 + C2 + C3 + C4 + C6-C14 saturés + C6-C14 aromatiques + C14+ saturés + C14+ aromatiques + NSOs pentane + NSOs DCM + résidu.2906481 B - 4 Dose of solid residues B 4 - Open pyrolysis The solid residue is estimated from Rock Eval pyrolysis. Indeed, knowing the carbon content contained in the S2 peak, and that of the initial charge, the mass of solid residue obtained during these pyrolyses is obtained from the carbon balance: Cinitial = X1 (CCO) + X2 ( CCO2) + X3 (CS2) + X4 (Cresidu) B4 4 b Closed pyrolysis The dichoromethane-insoluble residue is recovered on the filter with the gold tube cut into pieces. Knowing the weight of the empty tube, it is possible to have a first estimate of this residue. Nevertheless, this data is rather imprecise, the residue rate is estimated as that obtained in open environment from the carbon balance. Also, the solid residues are assayed for its constituent elements C, H, N, O, S. In the particular case where the pyrolyzer charges contain pyrite, iron assays are carried out. B - 5 Establishment of mass balances: The same mass balances are carried out in an open and closed environment, namely: load = H2 + CO + CO2 + H2S + H2O + C1 + C2 + C3 + C4 + saturated C6-C14 + C6- C14 aromatic + C14 + saturated + C14 + aromatic + NSOs pentane + NSOs DCM + residue.

25 Le contenu en carbone et en soufre étant connu pour chacune des familles chimiques, il est possible d'en établir les 2 bilans respectifs.Since the carbon and sulfur contents are known for each of the chemical families, it is possible to establish the two respective balances.

36 2906481 37 A partir du bilan oxygène obtenu et par différence avec le contenu en oxygène de la charge, il est possible d'estimer la quantité d'eau. Enfin, une fois la quantité d'eau connue, il est possible de dresser un bilan hydrogène.From the oxygen balance obtained and by difference with the oxygen content of the feed, it is possible to estimate the amount of water. Finally, once the amount of water is known, it is possible to draw up a hydrogen balance.

5 Ainsi, en utilisant les mêmes méthodes de quantification et de fractionnements des produits de pyrolyse en milieu ouvert et en milieu fermé, il est possible de faire une comparaison directe des résultats afin de mettre en évidence des différences et des similitudes entre les deux méthodes. Io Autres classes chimiques La fraction C6-C14 aromatiques peut être séparée par chromatographie liquide en sous famille. Chacune des sous familles est ensuite soumis à une analyse de chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse en vue d'une identification moléculaire. Cette analyse permet de subdiviser la famille globale en 5 sous 15 familles : la fraction BTXN qui comprend le mélange benzène, toluène, xylène et naphtalène. La famille C6-C14 aromatiques soufrés qui comprend les aromatiques soufrés dans la gamme de carbone de C6 à C14. La famille des méthyles aromatiques contient les structures aromatiques, celle qui contient les structures alkylées et enfin celle qui contient les structures naphteno 20 aromatiques. Pour la classe chimique C74+ aromatiques, 3 sous familles sont distinguées : les C14+ aromatiques 1 qui sont les plus instables thermiquement. Ils se décomposent en produisant des nouvelles structures aromatiques ; les C14+aromatiques 2 qui eux mêmes évoluent sous l'effet de la température en produisant des C14+ aromatiques 3. 15Thus, by using the same methods of quantification and fractionation of open and closed pyrolysis products, it is possible to make a direct comparison of the results in order to highlight differences and similarities between the two methods. Io Other chemical classes The aromatic C6-C14 fraction can be separated by subfamily liquid chromatography. Each of the subfamilies is then subjected to gas chromatography analysis coupled to a mass spectrometer for molecular identification. This analysis makes it possible to subdivide the global family into 5 sub-families: the BTXN fraction which comprises the mixture benzene, toluene, xylene and naphthalene. The aromatic sulfur-containing C6-C14 family that includes aromatic sulfur in the C6 to C14 carbon range. The aromatic methyl family contains the aromatic structures, the one containing the alkylated structures and finally the one containing the aromatic naphthenic structures. For the chemical class C74 + aromatics, 3 subfamilies are distinguished: aromatic C14 + 1 which are the most thermally unstable. They break down by producing new aromatic structures; aromatic C14 + 2 which themselves evolve under the effect of temperature by producing aromatic C14 + 3. 15

Claims (5)

Revendicationsclaims 1) Méthode de modélisation du craquage thermique d'au moins un hydrocarbure, 5 caractérisée en ce que : a- on individualise au moins les classes chimiques suivantes : • Fraction gazeuse : H2S, C1, C2, C3, C4 • Fraction C14_ : C14- sat, C14_ alkyl, C14_ methyl, BTXN • Fraction C14+ : C14+sat, C14+ Aro-1, 2, 3 10 • NSOs • fraction solide : préchar, char b- on définit un schéma réactionnel du craquage d'au moins un hydrocarbure, dans lequel on impose que chaque réactif se décompose en fraction gazeuse, fraction C14-, fraction C14+ et fraction solide selon le tableau suivant : classe fraction gazeuse fraction C14_ fraction C14+ fraction chimique solide C14- alkyl --> Cl C2 C3 C4 BTXN alkyl Aro-3 C,4-methyl --> C1 BTXN Aro-3 C14_ Sat Cl C2 C3 C4 methyl Aro-2 C14+ Sat ù+ Cl C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Aro-2 C14+ Aro-1 ù> H2S Cl C2 C3 C4 Sat- alkyl methyl Sat+ Aro-2 prechar C14+ Aro-2 ù> C1 Aro3 prechar C14+ Aro-3 --> C1 prechar NSOs ù> H2S Cl C2 C3 C4 Satalkyl methyl Sat+ Aro-1 prechar prechar ù> C1 char et dans lequel la fraction C14- comporte des hydrocarbures entre 6 et 14 atomes de carbone, saturés, notés Sat-, aromatiques de type benzène, toluène, m-, p-, o-xylène, naphtalène et notés BTXN, aromatiques alkylés, notés alkyl, aromatiques méthylés, notés 20 méthyl ; et dans lequel la fraction C14+ comporte des hydrocarbures ayant plus de 14 atomes de carbone, saturés, notés Sat+, et aromatiques notés Ara-1 à Aro-2. 2906481 39 et en ce qu'on définit un schéma cinétique par détermination des paramètres cinétiques et des coefficients stoechiométriques associés audit schéma réactionnel, en réalisant les étapes suivantes : c- on réalise des expériences de pyrolyse en milieu fermé afin de suivre des productions 5 et des disparitions des classes chimiques à différentes températures et de s'assurer de la qualité des bilans massiques ; d- on détermine des productions et des disparitions des classes chimiques auxdites températures à l'aide d'une simulation basée sur ledit schéma réactionnel selon l'étape b); et e- on détermine lesdits paramètres cinétiques et lesdits coefficients stoechiométriques à io l'aide d'une inversion numérique dans laquelle on minimise la différence entre lesdites productions et lesdites disparitions simulées à l'étape d) et lesdites productions et lesdites disparitions issues des pyrolyses à l'étape c).  1) Method for modeling the thermal cracking of at least one hydrocarbon, characterized in that a) at least the following chemical classes are individualized: • Gaseous fraction: H2S, C1, C2, C3, C4 • Fraction C14_: C14 - sat, C14_alkyl, C14_methyl, BTXN • Fraction C14 +: C14 + sat, C14 + Aro-1, 2, 3 10 • NSOs • solid fraction: prechar, char b- defines a cracking reaction scheme of at least one hydrocarbon, in which it is required that each reagent be decomposed into a gaseous fraction, fraction C14-, fraction C14 + and solid fraction according to the following table: class fractional gas fraction C14_ fraction C14 + solid chemical fraction C14- alkyl -> Cl C2 C3 C4 BTXN alkyl Aro-3 C, 4-methyl -> C1 BTXN Aro-3 C14_Salt Cl C2 C3 C4 methyl Aro-2 C14 + Sat ù + C1 C2 C3 C4 Sat-alkyl methyl Aro-2 C14 + Aro-1 ù> H2S Cl C2 C3 C4 Sat-alkyl methyl Sat + Aro-2 prechar C14 + Aro-2 ù C1 C1ro prechar C14 + Aro-3 -> C1 prechar NSOs ù> H2S C1 C2 C3 C4 Satalkyl methyl S at + Aro-1 prechar prechar ù> C1 char and in which the C14- fraction contains hydrocarbons between 6 and 14 carbon atoms, saturated, denoted Sat-, aromatics of benzene type, toluene, m-, p-, o-xylene , naphthalene and denoted BTXN, alkylated aromatics, denoted alkyl, methylated aromatics, denoted methyl; and in which the C14 + fraction comprises hydrocarbons having more than 14 carbon atoms, saturated, denoted Sat +, and aromatics denoted Ara-1 to Aro-2. And in that a kinetic scheme is defined by determining the kinetic parameters and stoichiometric coefficients associated with said reaction scheme, by carrying out the following steps: c- closed pyrolysis experiments are carried out in order to monitor productions 5 and the disappearance of chemical classes at different temperatures and to ensure the quality of mass balances; d) determining productions and disappearances of the chemical classes at said temperatures by means of a simulation based on said reaction scheme according to step b); and e) said kinetic parameters and said stoichiometric coefficients are determined by means of a numerical inversion in which the difference between said productions and said disappearances simulated in step d) and said productions and said disappearances resulting from the pyrolyses are minimized; in step c). 2) Méthode de modélisation du craquage thermique d'au moins un hydrocarbure selon 15 la revendication 1, dans laquelle on utilise un simulateur numérique résolvant des lois de vitesse desdites réactions dudit schéma cinétique en fonction du temps et de la température pour déterminer les paramètres cinétiques et les coefficients stoechiométriques  2) method for modeling the thermal cracking of at least one hydrocarbon according to claim 1, in which a numerical simulator solving speed laws of said reactions of said kinetic scheme as a function of time and temperature is used to determine the kinetic parameters and the stoichiometric coefficients 3) Méthode de modélisation du craquage thermique d'au moins un hydrocarbure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle on caractérise lesdites réactions de 20 craquage par des distributions d'énergies d'activation, EEa, EEb, EEf, EEg, et par des énergies d'activation, Ec, Ed, Ee, Eh, E;, ainsi que par des coefficients stoechiométriques, A', à A'6, B'l à B'6, C', à C'3 , D', et D'2, E, et E2, F, à F3, G, à G3, H, à H3 et Il à 13, selon le schéma cinétique réactionnel suivant : 2906481 40 EEa Ee NSOs C14+ Aro-1 C14+ Aro-2 C14+ Aro-3 prechar C14+ Sat C14. Sat C14 alkyl aro C14+ methyl aro E' A'1 non HC gas + A'2 HC + A'3 C14- + A'4 C14+ sat + A'5 C14+ Aro-1 + A'6 prechar B'1 non HC gas + B'2 HC + B'3 C14- + B'4 C14+ sat + B'5 C14+ Aro-2 + B'6 prechar C'1 Cl + C'2 C14+ Aro-3 + C'3 prechar D'1 C1 + D'2 prechar E1 C1 + E2 char F1 HC + F2 C14 + F3 C14+ Aro-2 G1 HC + G2 C14 + G3 C14+ Aro-2 H1 HC + H2 C14. + H3 C14+ Aro-3 I1 C1 + 12 C14- + 13 C14+ Aro-3 et dans laquelle non HC gas représente les gaz non hydrocarbures et HC représente les gaz hydrocarbures.  3) Method for modeling the thermal cracking of at least one hydrocarbon according to one of the preceding claims, wherein said cracking reactions are characterized by activation energy distributions, EEa, EEb, EEf, EEg, and by activation energies, Ec, Ed, Ee, Eh, E; as well as by stoichiometric coefficients, A ', to A'6, B'l to B'6, C', to C'3, D and, 2, E, and E2, F, F3, G, G3, H, H3 and 11 to 13, according to the following kinetic reaction scheme: 2906481 40 EEa Ee NSOs C14 + Aro-1 C14 + Aro- 2 C14 + Aro-3 prechar C14 + Sat C14. Sat C14 alkyl aro C14 + methyl aro E 'A'1 no HC gas + A'2 HC + A'3 C14- + A'4 C14 + sat + A'5 C14 + Aro-1 + A'6 prechar B'1 no HC gas + B'2 HC + B'3 C14- + B'4 C14 + sat + B'5 C14 + Aro-2 + B'6 prechar C'1 Cl + C'2 C14 + Aro-3 + C'3 prechar D ' 1 C1 + From 2 prechar E1 C1 + E2 char F1 HC + F2 C14 + F3 C14 + Aro-2 G1 HC + G2 C14 + G3 C14 + Aro-2 H1 HC + H2 C14. + H3 C14 + Aro-3 I1 C1 + 12 C14- + 13 C14 + Aro-3 and in which no HC gas represents non-hydrocarbon gases and HC represents hydrocarbon gases. 4) Méthode de modélisation du craquage thermique d'au moins un hydrocarbure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle on réalise une réduction de la taille du schéma réactionnel en fonction des conditions requises par un domaine d'application, en diminuant le nombre de classes chimiques par regroupement desdites classes chimiques.  4) Method for modeling the thermal cracking of at least one hydrocarbon according to one of the preceding claims, in which a reduction in the size of the reaction scheme is performed as a function of the conditions required by a field of application, by reducing the number chemical classes by grouping said chemical classes. 5) Application de la méthode selon l'une des revendications précédentes à la modélisation du craquage secondaire des produits issus de la décomposition thermique du kérogène dans 10 la roche mère.  5) Application of the method according to one of the preceding claims to the modeling of the secondary cracking of the products resulting from the thermal decomposition of kerogen in the source rock.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1988393A1 (en) 2007-05-04 2008-11-05 Ifp Method for determining the compositional origin of a gas emitted from a thermal breakdown of carbonaceous matter
WO2018229621A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Sabic Global Technologies B.V. A hybrid machine learning approach towards olefins plant optimization
US11846184B2 (en) 2020-08-05 2023-12-19 ExxonMobil Technology and Engineering Company Systems and methods for predicting the composition of petroleum hydrocarbons

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0767375A1 (en) * 1995-10-05 1997-04-09 Institut Français du Pétrole Method and apparatus for determining the petrological properties of sedimentary rock
US20060117841A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Petroleum Habitats, L.L.C. Novel well logging method for the determination of catalytic activity

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0767375A1 (en) * 1995-10-05 1997-04-09 Institut Français du Pétrole Method and apparatus for determining the petrological properties of sedimentary rock
US20060117841A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Petroleum Habitats, L.L.C. Novel well logging method for the determination of catalytic activity

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AL DAROUICH ET AL: "Thermal cracking of the light aromatic fraction of Safaniya crude oil experimental study and compositional modelling of molecular classes", ORGANIC GEOCHEMISTRY, PERGAMON, vol. 37, no. 9, September 2006 (2006-09-01), pages 1130 - 1154, XP005630323, ISSN: 0146-6380 *
DARTIGUELONGUE ET AL: "Thermal stability of dibenzothiophene in closed system pyrolysis: Experimental study and kinetic modelling", ORGANIC GEOCHEMISTRY, PERGAMON, vol. 37, no. 1, January 2006 (2006-01-01), pages 98 - 116, XP005223276, ISSN: 0146-6380 *
F. BEHAR ET AL.: "Thermal Evolution of Crude Oils in Sedimentary Basins: Experimental simulation in a Confined System and Kinetic Modeling.", OIL AND GAS SCIENCE AND TECHNOLOGY - REVUE DE L'INSTITUT FRANCAIS DU PTROLE, vol. 46, no. 2, April 1991 (1991-04-01), pages 151 - 181, XP008078653 *
L.C. LUO, G.E. MICHAEL: "A Multicomponent Oil-Cracking Kinetics Model for Modeling Preservation and Composition of Reservoired Oils.", ORGANIC GEOCHEMISTRY, vol. 21, no. 8-9, 1994, pages 911 - 925, XP002433037 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1988393A1 (en) 2007-05-04 2008-11-05 Ifp Method for determining the compositional origin of a gas emitted from a thermal breakdown of carbonaceous matter
WO2018229621A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Sabic Global Technologies B.V. A hybrid machine learning approach towards olefins plant optimization
US10838412B2 (en) 2017-06-14 2020-11-17 Sabic Global Technologies B.V. Hybrid machine learning approach towards olefins plant optimization
US11846184B2 (en) 2020-08-05 2023-12-19 ExxonMobil Technology and Engineering Company Systems and methods for predicting the composition of petroleum hydrocarbons

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