Résumé -Propriétés des émulsions de pétrole brut et leurs applications au transport des bruts lourds -De nombreuses avancées ont été réalisées dans le domaine des émulsions ces dernières années.Le comportement des émulsions est en grande partie contrôlé par les propriétés des couches adsorbées qui protègent les surfaces entre l'huile et l'eau. La connaissance de la seule tension interfaciale n'est pas suffisante pour comprendre les propriétés des émulsions ; la rhéologie de surface joue un rôle important dans de nombreux phénomènes dynamiques. La complexité des émulsions pétrolières vient de la composition de l'huile en termes de molécules présentant un caractère tensioactif comme les acides gras de faible masse moléculaire, les acides naphténiques et les asphaltènes. Ces molécules peuvent interagir et se réorganiser aux interfaces huile/eau. Le caractère non linéaire prononcé de la rhéologie de surface obtenu avec des couches d'asphaltènes peut expliquer les différences de comportement entre les émulsions de tensioactif et les émulsions d'asphaltène. Cet article présente une revue des propriétés des émulsions pétrolières. L'application au transport d'hydrocarbures très visqueux sous forme d'émulsion aqueuse est ensuite considérée. Abstract -Crude Oil Emulsion Properties and their Application to Heavy Oil TransportationMany advances have been made in the field of emulsions in recent years. Emulsion behavior is largely controlled by the properties of the adsorbed layers that stabilize the oil-water surfaces. The knowledge of surface tension alone is not sufficient to understand emulsion properties, and surface rheology plays an important role in a variety of dynamic processes. The complexity of petroleum emulsions comes from the oil composition in terms of surface-active molecules contained in the crude

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Transport en conduite des bruts lourds, un défi stratégique, économique et technologique-En raison de réserves très abondantes situées principalement au Venezuela et au Canada, les bruts lourds représentent une abondante source d'énergie. Ils permettraient, en effet, non seulement de répondre aux besoins énergétiques qui ne cessent de croître mais aussi de diversifier les sources d'approvisionnement. Le présent article s'attache à établir un panorama géographique complet de ces produits et à répertorier les récents projets de production les concernant. Le succès de ces projets relève d'importants défis techniques tant au niveau du réservoir que du transport et du raffinage. Cet article traite particulièrement du transport. Les différentes techniques possibles sont décrites : le chauffage, la dilution, la mise en émulsion, la valorisation sur champ et la lubrification pariétale. Afin d'améliorer ces techniques, une étude expérimentale reliant les propriétés structurelles et rhéologiques des bruts lourds a été menée pour comprendre l'origine de la forte viscosité et y remédier.

Temperature-dependent rheological behavior of heavy oils and bitumen is usually modeled with a colloidal approach, taking into account a temperature-dependent solvation effect (Storm, D. A.; Barresi, R. J.; Sheu, E. Y. Rheological study of Ratawi vacuum residue in the 298À673 K temperature range. Energy Fuels 1995, 9, 168À176). In addition to viscosity measurements for vacuum residue at various asphaltene contents, in the present study, we make use of small-angle X-ray scattering (SAXS) data on the 80À240 °C temperature range to propose an interpretation on asphaltene aggregation, consistent with both approaches. The radius of gyration R g and molecular weight M W of asphaltenes in a vacuum residue are measured and are of the same magnitude as asphaltenes in toluene. Dimensions and masses decrease with the temperature, while the small length scale remains unchanged, reinforcing the hierarchical aggregation scheme previously described in toluene. These findings enrich the viscosity data interpretation. A solvation factor has to be accounted for, as noticed in previous works. Its signification is made clear by SAXS data: lose asphaltene clusters in maltenes dissociate with temperature, decreasing their solvation.

Résumé -Dilution des bruts lourds -Les pétroles bruts lourds ne peuvent être transportés par pipeline sans réduction préalable de leur viscosité. Pour ce faire, la méthode la plus couramment employée est la dilution par des hydrocarbures légers. Dans ce cas, la viscosité du mélange dépend uniquement du taux de dilution et des viscosités et densités respectives de l'huile lourde et du diluant. L'ajout d'un solvant polaire à une solution d'asphaltènes dans du toluène permet d'agir sur la structure colloïdale des asphaltènes. Ceci conduit à une diminution de la viscosité relative de la solution. Des mesures effectuées par diffusion des rayons X aux petits angles indiquent que le rayon de giration des agrégats d'asphaltènes diminue conjointement. De même, en mélangeant des hydrocarbures avec des solvants comportant des groupements polaires, il est montré que l'efficacité de la dilution des bruts lourds est améliorée. La théorie de Hansen peut être utilisée pour sélectionner les solvants les plus efficaces. À taux de dilution constant, une augmentation du paramètre de polarité ou du paramètre représentatif des liaisons hydrogène se traduit par une diminution de la viscosité relative du brut dilué. Néanmoins, les produits comportant de fortes liaisons hydrogène sont généralement plus visqueux que les hydrocarbures. L'effet de leur interaction avec les asphaltènes s'en trouve masqué lorsque les résultats sont exprimés en termes de viscosité absolue. Seuls les solvants polaires donnant peu de liaisons hydrogène permettent d'obtenir une réduction significative de la viscosité du brut dilué. Abstract -Heavy Oil Dilution -Heavy crude oils cannot be transported by pipeline without a prior reduction of their viscosity. This is commonly obtained by blending the oil with light hydrocarbons. In that case, the resulting viscosity of the mixture depends only on the dilution rate, on the respective viscosities and densities of the oil, and of the diluent. The addition of a polar solvent to a solution of asphaltenes in toluene acts on the colloidal structure of the asphaltenes. The relative viscosity of the solution decreases. Small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements show that the radius of gyration of the aggregates of asphaltenes decreases too. In the same way, by mixing hydrocarbons and solvents owning polar functional groups in their molecule

Gas flotation is an efficient technique used in the petroleum industry to remove oil contamination from produced water. This method is based on attaching air bubbles to oil droplets to make oil droplets rise faster. We investigated the role of water salinity in the efficiency of the process, using a model flotation column. We show that flotation efficiency increases with water salinity, highlighting the importance of the electrostatic repulsion between oil drops and air bubbles. We also studied the attachment between drops and bubbles, monitoring the temporal evolution of the thin films between them. Stable attachment requires that the water films formed between oil drops and air bubbles break and the oil spreads at the bubble surface. Increasing the salinity of the solution decreases the repulsion between the oil drops and the air bubbles, which in turn decreases the water film stability. The films rupture more readily, improving the drop–bubble attachment and thus the flotation efficiency. The differences in water salinity can therefore lead to important changes in the flotation efficiency.

TX 75083-3836, U.S.A., fax 01-972-952-9435. AbstractHeavy oils represent a strategic source of hydrocarbons as their reserves are of the same order of magnitude as the ones of conventional oils. The production of these crudes remains low, in particular because of their very high viscosities. The asphaltenes which they contain are known to be responsible for this situation. Actually, many studies have shown that these high molecular weight polar components self-associate more or less severely depending on different parameters like temperature, concentration and solvent quality. The experimental work was usually performed using simple organic solvents (toluene, heptane…) which are not representative of complex heavy crude oils. Therefore, we decided to investigate the rheological behavior of asphaltenes in their natural environment and in relation with their structure. Samples coming from the same crude oil were prepared with different asphaltenes contents, from 0 to 20% in weight. The apparent viscosity and the oscillatory modulus (G' and G") were measured with a controlled stress rheometer and SAXS were undertaken. Two domains were identified. The first one concerns the dilute samples for which the relative viscosity increases linearly with the weight fraction of asphaltenes. In this domain, the aggregates of asphaltenes stay independent from one another and have the same radius of gyration. For the more concentrated samples, the viscosity increases dramatically because of the aggregates entanglement as was observed by SAXS. Concerning the oscillatory experiments, the elastic character increases from the first domain to the second one, which confirms that a structural change occurs. Combining the rheological measurements and SAXS reveals an analogy between heavy crude oils and concentrated colloidal systems of polymer solutions. All these results help the understanding of the flow properties of heavy crude oils and aim to contribute to the improvement of their transport.

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