Etude de l'éfficacité des inhibiteurs de dépôts de sulfate de baryum par les méthodes électrochimiques et gravimétrique

Abstract

L'objectif principal de ce travail de thèse a été de déterminer l'efficacité d'inhibiteurs de dépôts de Sulfate de Baryum sur des surfaces métalliques. Ce type de dépôts survient, particulièrement, dans l'industrie pétrolière, notamment, lorsque l'eau injectée pour la récupération d'hydrocarbures est incompatible avec l'eau de gisement. La première partie du travail a été consacrée à l'étude de la formation des dépôts suivie d'une seconde partie traitant de leur inhibition. En ce sens, dans le cadre de la partie formation des dépôts, en premier lieu, des mesures gravimétriques sur les dépôts obtenus à partir de mélanges d'eaux incompatibles, formées d'une eau d'injection sulfatée et d'une eau de gisement riche en baryum, ont été effectuées. Elles ont permis d'étudier d'une manière quantitative les dépôts constitués en solution et leur inhibition. En second lieu, des mesures électrochimiques ont été réalisées sur des électrodes en acier de type API 5L-X70 plongées dans des solutions d'un mélange incompatible formé d'une eau d'injection et d'une eau de gisement. Ces essais ont permis la détermination du rapport de mélange qui conduit à la formation du maximum de dépôt sur la surface de l'électrode. L'influence du temps d'immersion sur les processus de déposition de solides en l'absence d'un inhibiteur a, par ailleurs, été étudiée par le biais des mesures électrochimiques (courbes de polarisation, courbes de potentiel d'abandon et spectroscopie d'impédance électrochimique). Comme prévisible, il a été constaté que l'importance des dépôts en surface augmente avec le temps d'immersion. Les analyses de la diffraction aux rayons X des surfaces de ces électrodes, suggèrent que la couche de dépôt qui les recouvre est constituée principalement de Sulfate de Baryum. Pour la partie inhibition des dépôts, l'étude a été consacrée à l'évaluation du pouvoir inhibiteur de deux familles de composés. Ces composés sont pour la première famille, des poly électrolytes à base de phosphonates et pour la seconde des polyacrylates-esters qui sont des inhibiteurs de dépôt commerciaux. L'influence de ces composés sur les processus de formation des dépôts sur le substrat métallique est déterminée à l'aide des mesures électrochimiques (la spectroscopie d'impédance électrochimique SIE et la chronoampérométrie CA). Les résultats des mesures ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'action de chaque inhibiteur à savoir leur pouvoir d'inhibition au stade de la nucléation et/ou lors de la croissance cristalline sur le métal. Les mesures EIS ont révélé que les produits testés possèdent effectivement des propriétés inhibitrices mais à des concentrations inférieures à 100 ppm pour un temps de séjour de l'ordre de 48 h. En effet, il a été constaté que l'augmentation du temps d'immersion et de la concentration de ces inhibiteurs influent sensiblement sur leur comportement vis-à-vis du substrat au point de pouvoir former une couche de film protecteur à la surface du métal