The Effect of Asphaltenes on Asphalt Viscosity

Altgelt, Klaus H.; Harle, O. L.

doi:10.1021/i360056a005

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“…It has been shown that the asphaltene fraction is mainly responsible for large viscosity of heavy crude oils or residues [2,33] and the colloidal particle suspension approach has been used in order to explain the viscosity dependence on asphaltene concentration [34,35]. In this approach, the relative viscosities η r of asphaltene suspensions, defined as the ratio of the solution viscosity η to that of pure solvent η 0 , are measured as a function of the volume fraction φ of the solute.…”

Section: Viscositymentioning

confidence: 99%

Relation between Nanoscale Structure of Asphaltene Aggregates and their Macroscopic Solution Properties

Barré

Jestin

Morisset

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Relation entre nanostructure des agrégats d'asphaltène et les propriétés macroscopiques de leur solution -Certaines propriétés particulières de bruts pétroliers sont attribuées à leur fraction la plus dense, lourde et polaire : les asphaltènes. La compréhension de l'origine de ces propriétés repose sur une description structurale fine de ces fractions. Nous présentons une caractérisation des solutions d'asphaltène, à l'échelle du nanomètre, basée sur de nouvelles ou récentes expériences de diffusion de rayonnement (rayons X ou neutrons) à partir desquelles des paramètres structuraux des agrégats d'asphaltène (R g , M w et A 2 ) sont déduits. La dépendance de ces paramètres est compatible avec un modèle d'agrégats de type fractal de masse. Ce modèle rend compte de toute la variété de propriétés macroscopiques de ces solutions. En particulier, la prise en compte de l'aspect solvaté des agrégats permet de prédire la viscosité de solutions d'asphaltène en fonction de leur concentration. D'autre part, les asphaltènes s'adsorbent aux interfaces liquide-liquide et liquide-solide et forment des monocouches dont l'épaisseur est du même ordre de grandeur que la taille des agrégats de la solution. L'analyse des isothermes d'adsorption, les expériences de réflectivité des neutrons ainsi que les expériences de diffusion des neutrons en conditions d'extinction de contraste, mettent en évidence une densification des agrégats d'asphaltène dans la couche adsorbée relativement à leur état solvaté dans le volume. Enfin, la résultante des interactions attractives/répulsives entre agrégats peut être reliée à la stabilité relative d'émulsions d'eau dans l'huile et à la stabilité d'effluents d'hydroconversion. Cette approche de mise en relation entre structure et propriété permet d'asseoir et de justifier le modèle de fractal de masse qui est discuté. Abstract

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Section: Viscositymentioning

confidence: 99%

Relation between Nanoscale Structure of Asphaltene Aggregates and their Macroscopic Solution Properties

Barré

Jestin

Morisset

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…The second model is to see asphaltenes solutions like insoluble and solid particles maintained in solution by resins. They are adsorbed on asphaltenes particles, providing a steric stabilization [7].…”

Section: Small Angle X-ray Scattering (Saxs) Measurementsmentioning

confidence: 99%

Composition and Heavy Oil Rheology

Pierre

Barré

Pina

et al. 2004

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

103

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Résumé -Rhéologie des bruts lourds en relation avec leur composition -La forte demande en énergie conduit les industries pétrolières à exploiter les réserves de bruts lourds et extralourds. Ces bruts sont en particulier caractérisés par leur forte viscosité qui rend leur transport en surface impossible sous leur état naturel (pertes de charge importantes). Plusieurs méthodes de traitement existent ; afin de les améliorer, il est nécessaire de comprendre l'origine de ces fortes viscosités. Notre démarche a été de réa-liser des études rhéologiques et structurales (diffusion de rayons X ou SAXS) afin de relier les propriétés macroscopiques et microscopiques des bruts lourds. Nous avons étudié l'influence des deux composés les plus lourds et les plus polaires des bruts que sont les asphaltènes et les résines. Les résultats ont montré le rôle prépondérant des asphaltènes sur la viscosité des bruts lourds. Deux régimes de viscosité, confirmés en SAXS, ont montré l'existence d'une concentration critique à partir de laquelle les asphaltènes ne sont plus des particules indépendantes et se recouvrent. Le rôle des résines a été développé dans un solvant aromatique puis en ajoutant une molécule modèle des résines : le nonylphénol. Il a été montré que la pré-sence de résines réduit l'influence des asphaltènes sur la viscosité. Leur mode d'action sur les asphaltènes est double : d'une part, elles ont un rôle stabilisant en recouvrant les asphaltènes ; d'autre part, elles ont un effet dissociant en diminuant la taille des asphaltènes et en réduisant leur masse. L'influence des résines a été également confirmée dans le brut réel. Enfin, il a été montré que l'addition modérée d'un alcool dans un solvant aromatique réduisait l'association des asphaltènes. Abstract -Composition and Heavy Oil Rheology -Increasing energy demand persuades oil companies to exploit heavy crude oil and extra-heavy crude oil resources. These crudes are essentially characterized by high viscosity that makes impossible surface transportation in their natural state (high pressure drops). Our investigation procedure was to perform both rheological and structural experiments (Small Angle X-ray Scattering SAXS) in order to

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“…The state of dispersion is dependent upon the affmity between maltene and asphaltene molecules. Altgelt et al (1975) Therefore, the large viscosity activation energy dependence on asphaltene content for high saturates content can be explained largely as a result of a relatively large reduction in solvation power of aromatics/saturates mixture due to saturate crystalline formation.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…This sharp increase in viscosity with increased asphaltenes is due to the low solvation power of the dispersing media with excessive amount of saturates. As described by colloidal models (Altgelt et al, 1975), asphaltene molecule aggregation is strongly influenced by the solvent power of the maltene phase.…”

Section: Effects Of Saturates In the Presence Of Original Asphaltenementioning

confidence: 99%

Development of superior asphalt recycling agency: Phase 1, Technical feasibility. Technical progress report

Bullin¹,

Glover²,

Davison³

et al. 1996

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The Effect of Asphaltenes on Asphalt Viscosity

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Relation between Nanoscale Structure of Asphaltene Aggregates and their Macroscopic Solution Properties

Relation between Nanoscale Structure of Asphaltene Aggregates and their Macroscopic Solution Properties

Composition and Heavy Oil Rheology

Development of superior asphalt recycling agency: Phase 1, Technical feasibility. Technical progress report

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