Propriétés thermodynamiques de systèmes contenant des gaz acides. Étude bibliographique

Abstract

Résumé -Des besoins de plus en plus importants se font sentir quant à la connaissance du comportement de mélanges contenant des gaz acides (CO 2 et H 2 S) avec des hydrocarbures et/ou de l'eau. Ces besoins sont actuellement bien identifiés dans le domaine de l'injection de gaz acides pour la production améliorée d'hydrocarbures et/ou pour se conformer aux contraintes environnementales (gisements poubelles). En particulier, la description du comportement des mélanges fluides (gaz injecté + hydrocarbures en place + aquifère) dans les conditions de l'injection est nécessaire à la mise au point du procédé. Par ailleurs, la propriété de ces gaz de former des solutions acides en milieu aqueux peut avoir des consé-quences importantes sur le choix des matériaux mis en oeuvre afin d'éviter les problèmes induits par la corrosion. Cet article présente l'état de l'art en ce qui concerne les propriétés thermodynamiques des systèmes eau-hydrocarbures-gaz acides. La première partie se concentre sur les données actuellement disponibles, aussi bien en ce qui concerne les équilibres de phases que les propriétés volumétriques. De nombreuses données binaires sont disponibles, dans des conditions de pression relativement modérées. Cependant, peu de mesures d'enveloppes de phases de systèmes réels ont été acquises, en particulier de mesures de point de rosée eau. Par ailleurs, bien qu'il soit connu que les systèmes avec CO 2 peuvent former des équilibres liquide-liquide à haute pression, ce phénomène n'a pas été recensé pour l'hydrogène sulfuré. Dans la seconde partie, nous présentons les modèles généralement utilisés pour décrire les équilibres de phases des systèmes susmentionnés. Nous en concluons que les systèmes anhydres peuvent être décrits correctement avec une équation d'état cubique. En présence d'eau, la complexité des phénomènes à prévoir augmente et il est nécessaire de coupler des modèles spécifiques pour les phases hydrocarbonées et aqueuse.Mots-clés : CO 2 , H 2 S, gaz acides, thermodynamique, propriétés, équilibres de phases, modèles.Abstract -Thermodynamic Properties of Acid Gas Containing Systems: Literature Review -The need for a description of the properties of mixtures containing acid gases with hydrocarbons and water is increasing. These needs are well identified in the field of acid gas injection, either for enhanced hydrocarbon recovery and/or for responding to environmental constraints. In particular, an improved knowledge of fluid mixtures (injected gas + hydrocarbons in place + aquifer) behaviour in the reservoir conditions is needed for the design of the process. In addition, the capability of these gases to form corrosive mixtures in aqueous solutions may have major consequences on the choice of the materials to be used.

The solubility of CO2+H2S mixtures in water and 2M NaCl at 120°C and pressures up to 35MPa

“…The current knowledge of thermodynamics of simple systems under high pressure (H 2 O + H 2 S or H 2 O + CO 2 ) is discussed in the recent literature (Ji and Zhu, 2010;Koschel et al, 2006Koschel et al, , 2007Dubessy et al, 2005;de Hemptinne and Béhar, 2000). Most of these models are based on equations of state (EOS) for the gas phase and Henry's law, or an activity model for the aqueous phase.…”

“…A large amount of solubility data for CO 2 and H 2 S over a large range of temperatures (up to 380 • C) and pressures (35 MPa) has been published, mainly relating to the solubility of pure gases in water and saline water (Burgess and Germann, 1969;Kuranov et al, 1996;Dhima et al, 1999;Koschel et al, 2006Koschel et al, , 2007. Conversely, data on the solubility on CO 2 + H 2 S mixtures in water are scarce and only available at low pressure (<6 MPa) for a nonaqueous low-density phase (see review of de Hemptinne and Béhar, 2000). Therefore, there is essentially no reliable information on the solubility of gas mixtures in pure and saline solutions at high temperatures.…”

Thermodynamic characterization of mixed gas hydrates in the presence of cyclopentane as guest molecule for an application in secondary refrigeration

“…Considering that the structure of the mixed c-C5H10 + CO2 hydrates, is a type II cubic clathrate structure (De Hemptinne and Behar, 2000;Sloan Jr et al, 2007), and assuming that the c-C5H10 molecules occupy 100 % of the large cavities (Zhang et al, 2004), the formation of the mixed hydrates can be written by the equation (Eq.2):…”