AUne étude pétrographique et géochimique de carottes de 17 réservoirs carbonates pétroliers Mésozoïque au Sud du Golfe du Mexique, ont permis d’établir l’histoire de la diagenèse constituée principalement par une dolomitisation totale de la partie onshore centrale et de la partie offshore et par des étapes successives de fracturation et de cimentation. Les signatures isotopiques du carbone et de l’oxygène des ciments indiquent une augmentation de la température, puis un brusque changement de la nature des fluides à la transition ciments dolomitiques/ciments calcitiques. Une étude PVTX des inclusions fluides de ces ciments a permis de reconstruire leurs conditions PT de piégeage. Les outils analytiques et les procédures d’étude des inclusions fluides ont été adaptés aux minéraux fragiles. Des expérimentations en autoclaves ont permis d’étudier les modalités de piégeage et de rééquilibrage des inclusions fluides dans les minéraux fragiles. Les données de puits ont permis la reconstruction de l’histoire de l’enfouissement par l’utilisation de l’outil de modélisation PetroMod® 1D. La combinaison des résultats expérimentaux, des modèles 1D de puits et des résultats pétrographiques des échantillons mexicains a permis de dater l’arrivée des hydrocarbures dans les réservoirs entre 5,3 m.a. et 1 m.a.. Des épisodes de surpressions et de fracturations, influencés par l’activité diapirique du bassin plus intense dans la partie nord, ont abouti à la fuite des réservoirs au cours du Pliocène et du Pléistocène. L’étude est conclue par l’élaboration d’un modèle de fonctionnement des réservoirs très enfouis mexicains, transposable aux réservoirs très enfouis en contexte tectonique similaire. / A petrographic and geochemical study of 17 well-cores from Mesozoic oil carbonate reservoirs in southern Gulf of Mexico, allowed the reconstruction of the diagenetical history mostly consisting of a primarily total dolomitisation of the onshore intern part and of the offshore part and by successive fracturing and cementing stages. An isotopic signature of carbon and oxygen cements indicates a temperature increase, and then a sudden change in the nature of the fluids at the dolomite / calcite cements transition. A PVTX study based on fluid inclusion contents of these cements allowed reconstructions of their PT trapping conditions. Fluid inclusions analytical tools and procedures have been adapted to fragile minerals. Experiments in autoclaves were used to examine trapping and reequilibration of fluid inclusions in fragile minerals. The wells have allowed the reconstruction of the burial history using PetroMod® 1D modeling tool. The combination of experimental results, 1D well models and the analytical results performed on the Mexican samples helped to date the accumulation of hydrocarbons in the reservoirs between 5.3 and 1 m.y.. Episodes of overpressure and fracturing, influenced by the diapiric activity in the basin, more intense in the northern part, led to the leak of the reservoirs during the Pliocene and Pleistocene. The study is concluded by the development of the evolution model of the Mexican deeply buried reservoirs, usable to other deeply buried reservoirs in similar tectonic context.

L'encrassement est défini comme la formation d'un dépôt sur les surfaces d'échange des échangeurs thermiques, créant une résistance supplémentaire aux transferts de chaleur dans ces dispositifs. Ces phénomènes, rencontrés dans de nombreux procédés industriels, nuisent aux récupérations d'énergie. Cette étude porte sur l'amélioration de l'efficacité énergétique des raffineries de pétrole par réduction de l'encrassement dans les échangeurs thermiques de train de préchauffe. Deux voies sont étudiées dans ces travaux: l'identification de paramètres opératoires optimums permettant de limiter la formation d'un dépôt encrassant dans les échangeurs actuellement en place en raffinerie et la recherche de technologies d'échangeurs retardant l'encrassement. Une boucle d'essais innovante, permettant de reproduire les niveaux de température, de pression et de débits rencontrés en fin de train de préchauffe, a été construite. Les fluides, i.e. du pétrole brut et du résidu atmosphérique, coupe lourde du pétrole, sont conservés. Deux technologies d'échangeurs sont étudiées au cours de cette thèse: un échangeur tubes et calandre, actuellement la plus rencontrée en raffinerie, et un échangeur à plaques soudées. La première section d'essais, dimensionnée de manière à reproduire les niveaux d'échanges thermiques et les écoulements des échangeurs industriels, joue un rôle de référence et permet une étude paramétrique de l'encrassement. L'efficacité des échangeurs Compabloc sur la réduction de l'encrassement est étudiée via la seconde section d'essais. Enfin, un travail sur l'optimisation des paramètres de modèles d'encrassement existants a été réalisé en vue d'améliorer la précision de leurs prédictions. / Fouling is considered as one of the major unsolved problem in heat exchangers. It generates additional resistances to heat transfer, a decrease of the thermal effectiveness and an increase of pressure drop in industrial units. Those phenomenon, meet on several industrial process, increase the energy consumption with detrimental environmental and economical consequences. Because of complex chemical composition, crude oil fouling mechanisms are not well understood. Also, poor plant data makes analyses of performance of different exchangers in fouling condition limited. An innovative test loop was designed to study hydrocarbon fouling in industrial operating conditions. Test sections were constructed to be representative of industrial heat exchanger technologies. The first technology tested was a shell and tubes heat exchanger, the most common heat exchanger technology in refinery pre-heat train. Experimental results and process data from test bench showed that the test section fouling behavior is similar to an industrial heat exchanger. The fouling test loop was validated by measuring fouling rates close to both literature and industrial values. After this first step of validation, the efficiency of a cross flow plate heat exchanger on reducing fouling in refinery preheat train was tested. In order to improve heat exchanger sizing, fouling models parameters were optimised.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2019

Cette thèse présente un modèle thermodynamique et cinétique des interactions entre un fluide et des solutions solides idéales à plusieurs pôles. La réaction entre une solution solide et la solution aqueuse résulte de la compétition entre la dissolution stoechiométrique de la solution solide initiale et la coprécipitation de la solution solide la moins soluble dans le fluide à l'instant considéré.<br />Ce modèle a été intégré au logiciel de transport réactif en milieu poreux ARCHIMEDE, puis appliqué à divers exemples. Dans le cas de solutions solides binaires, une méthode graphique a permis de déterminer les compositions des solutions solides qui précipitent, à l'aide des potentiels chimiques des pôles.<br />Le logiciel ainsi obtenu pourrait être utilisé pour modéliser notamment la diagenèse des réservoirs pétroliers argileux ou carbonatés, ou la dispersion de polluants dans le sol.

La quantité d'hydrocarbures récupérés peut être considérablement augmentée si un placement optimal des puits non conventionnels à forer, peut être trouvé. Pour cela, l'utilisation d'algorithmes d'optimisation, où la fonction objectif est évaluée en utilisant un simulateur de réservoir, est nécessaire. Par ailleurs, pour des réservoirs avec une géologie complexe avec des hétérogénéités élevées, le problème d'optimisation nécessite des algorithmes capables de faire face à la non-régularité de la fonction objectif. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie efficace pour déterminer l'emplacement optimal des puits et leurs trajectoires, qui offre la valeur liquidative maximale en utilisant un nombre techniquement abordable de simulations de réservoir.Dans cette thèse, nous montrons une application réussie de l'algorithme "Covariance Matrix Adaptation - Evolution Strategy" (CMA-ES) qui est reconnu comme l'un des plus puissants optimiseurs sans-dérivés pour l'optimisation continue. Par ailleurs, afin de réduire le nombre de simulations de réservoir (évaluations de la fonction objectif), nous concevons deux nouveaux algorithmes. Premièrement, nous proposons une nouvelle variante de la méthode CMA-ES avec des méta-modèles, appelé le nouveau-local-méta-modèle CMA-ES (nlmm-CMA), améliorant la variante déjà existante de la méthode local-méta-modèle CMA-ES (lmm-CMA) sur la plupart des fonctions de benchmark, en particulier pour des tailles de population plus grande que celle par défaut. Ensuite, nous proposons d'exploiter la séparabilité partielle de la fonction objectif durant le processus d'optimisation afin de définir un nouvel algorithme appelé la partiellement séparable local-méta-modèle CMAES (p-sep lmm-CMA), conduisant à une réduction importante en nombre d'évaluations par rapport à la méthode CMA-ES standard.Dans cette thèse, nous appliquons également les algorithmes développés (nlmm-CMA et p-sep lmm-CMA) sur le problème de placement des puits pour montrer, à travers plusieurs exemples, une réduction significative du nombre de simulations de réservoir nécessaire pour trouver la configuration optimale des puits. Les approches proposées sont révélées prometteuses en considérant un budget restreint de simulations de réservoir, qui est le contexte imposé dans la pratique.Enfin, nous proposons une nouvelle approche pour gérer l'incertitude géologique pour le problème d'optimisation de placement des puits. L'approche proposée utilise seulement une réalisation, ainsi que le voisinage de chaque configuration, afin d'estimer sa fonction objectif au lieu d'utiliser multiples réalisations. L'approche est illustrée sur un cas de réservoir de benchmark, et se révèle être en mesure de capturer l'incertitude géologique en utilisant un nombre réduit de simulations de réservoir.

This thesis investigates the effects of constraints imposed on economic interactions by limitations due to natural resources, among which oil and urban land play a curcial role in the context of climate change. These dimensions, often neglected in existing analyses, have an ambiguous effect since they suggest both the risk of enhanced costs if carbon limitations reinforce the sub-optimalities caused by pre-existing constraints, but also, conversely, the possibility of co-benefits if the climate policy helps to correct some pre-existing imperfections of socio-economic trajectories. To investigate this issue, an innovative modeling framework of the enrgy-economy interactions is elaborated that embarks the specificities of the deployment of oil production capacities and the issues related to the spatial organization in urban areas. We demonstrate that, beyond the carbon price, the costs of climate policy essentially depend on the sequencing of complementary measures, with a crucial role of spatial policy designed to control transport-related emissions through mobility.

La récupération assistée des hydrocarbures par des microorganismes (MEOR) est une technologie potentiellement utilisable pour améliorer l’efficacité de l’extraction pétrolière. Cette technique utilise les capacités métaboliques de certaines souches bactériennes pour récupérer les huiles des réservoirs. Cependant, le manque de connaissances sur la physiologie et les activités métaboliques des microorganismes des réservoirs est un obstacle majeur pour le développement de cette approche. L’objectif de ce travail était d’étudier la physiologie des microorganismes indigènes de réservoirs pétroliers, en déterminant leurs capacités métaboliques, leurs conditions de croissances et leur positionnement taxonomique. Pour cela, trois activités physiologiques d’intérêt pour la MEOR : (1) la dégradation de l’hexadécane ;(2) la production de biosurfactant et (3) la formation de biofilm ont été évaluées sur 84 souches bactériens anaérobies isolées exclusivement de plusieurs réservoirs pétroliers. Ces isolats appartiennent à deux groupes métaboliques : les bactéries sulfato-réductrices (BSR) et les anaérobies fermentaires. Ainsi, cette prospection à donner une image de la diversité des souches de réservoirs possédant des activités appropriées pour la MEOR. Le séquençage et l’analyse phylogénétique du gène codant pour L’ARNr 16S a permet d’identifier deux nouvelles espèces bactériennes d’anaérobies fermentaires, SRL 4223 et SRL 4209 capables de produire des biosurfactants. Ainsi la caractérisation de ces deux isolats a révélé que la souche SRL 4223 présentait toutes les caractéristiques phénotypiques et génétiques autorisant sa classification un nouveau genre nommé Pleomorphochaeta caudata et que la souche SRL 4209 peut être affilié comme une nouvelle espèce de ce nouveau genre. / The Microbial enhanced oil recovery (MEOR) is a potentially useful technology to improve the efficiency of oil extraction. This technique utilizes microorganisms and/or their metabolites (biosurfactants, polymers, biomass…etc.) to recover oil from reservoirs. However, the lack of basic knowledge about physiology and metabolic capacities of reservoir microorganisms is a major obstacle for the development of this approach. The objective of this work was to study the physiology of indigenous reservoir microorganisms by determining their metabolic capacities, their growth conditions and their taxonomic position. For this, three activities related to MEOR: (1) hexadecane degradation; (2) biofilm formation and (3) biosurfactant production were evaluated on 84 anaerobic bacterial strains isolated exclusively from several petroleum reservoirs. These isolates belong to two metabolic groups: sulfate-reducing bacteria (SRB) and anaerobic fermentative bacteria. This study gives a picture of the diversity of indigenous strains possessing proper activities for MEOR. Sequencing and phylogenetic analysis of 16S rRNA gene identified two new species of fermentative bacteria: SRL 4223 and SRL 4209, capable of producing biosurfactants. Characterization of these isolates revealed that the strain SRL 4223 had all the phenotypic and genetic characteristics allowing its classification as a new genus named Pleomorphochaeta caudata and the strain SRL 4209 was affiliated as a new species of this genus.

La présence de contaminants métalliques dans les produits pétroliers engendre des effets indésirables, comme la dégradation de leur stabilité au stockage. Pour limiter ces perturbations, des additifs sont incorporés aux produits pétroliers dans le but de complexer les cations métalliques en solution. Le sujet de la thèse porte sur le développement d’une méthodologie pour étudier les interactions non covalentes dans une matrice hydrocarburée par spectrométrie de masse électrospray (ESI-MS). Plusieurs approches ont été utilisées pour comparer le pouvoir complexant de différentes molécules vis-à-vis des métaux ciblés, puis identifier les structures chimiques les plus efficaces pour inhiber l’action catalytique des contaminants. Ces travaux mettent en évidence l’apport de l’ESI-MS comme outil de présélection d’additifs, moins coûteux et chronophage que les méthodes actuelles de screening. / The contamination of petroleum products by metallic compounds leads to adverse effects, as the degradation of their stability under storage. To prevent these phenomena, specific molecules are added to petroleum products in order to complex metallic cations in solution. This work focus on the development of an electrospray mass spectrometry (ESI-MS) method to study non covalent interactions in a hydrocarbon medium. Several approaches were employed to compare the complexing ability of different molecules towards targeted metals, then to identify the most efficient chemical structures to inhibit the catalytic action of contaminants. Results highlight the contribution of ESI-MS as a screening tool, less expensive and time-consuming than the methods currently used.

La question du transport maritime est névralgique depuis les débuts de l’industrie du pétrole en 1859 pour une raison essentielle : les lieux de production, de transformation et de consommation sont distincts et souvent séparés par les océans. Il faut donc transporter une grande partie du pétrole brut depuis un nombre limité de pays producteurs vers le reste du monde avec des navires spécialisés – les pétroliers - sur de grandes distances. Cette tendance se renforce tout au long du XXe siècle avec la découverte de grandes réserves de pétrole au Moyen-Orient et en Afrique. De manière générale, le développement de la flotte pétrolière mondiale suit de près l’accroissement de la production et de la consommation de pétrole. Le transport maritime d’hydrocarbures représente encore aujourd’hui de très loin la forme de commerce international la plus importante - un tiers - avec plus de deux milliards de tonnes transportées par an, à rapporter aux cent millions de tonnes en 1935 et aux cinq cents millions de tonnes en 1960. La France, tirant les conséquences des difficultés d’approvisionnement en produits pétroliers pendant la Première Guerre mondiale, fixe tout au long du XXe siècle des règles contraignantes aux compagnies pétrolières en imposant l’obligation d’importer les deux-tiers de leurs besoins sous pavillon national. Or, celles-ci sont confrontées au problème structurant de la Marine marchande française : les coûts d’exploitation élevés de la flotte. Cette recherche tente de comprendre les stratégies mises en place par ces compagnies pour acheminer dans les meilleures conditions possibles le pétrole vers la France, malgré l’obligation de pavillon. Au-delà, il s’agit de comprendre pourquoi les compagnies pétrolières ont fini par abandonner leurs armements maritimes malgré le cadre législatif en vigueur. Total se retire en 1993 de l’activité de transport maritime. Aujourd’hui, les navires sous pavillon français appartiennent à des armateurs norvégiens ou belges, mais en aucun cas français. / The question of maritime transport is nerve since the beginning of the oil industry in 1859 for an essential reason: the places of production, processing and consumption are distinct and often separated by oceans. It is necessary therefore to carry much of the crude oil from a limited number of producer countries to the rest of the world with specialized vessels - tankers - over long distances. This trend is reinforced throughout the twentieth century with the discovery of large oil reserves in the Middle East and Africa. In general, the development of the world tanker fleet is following loan increased production and consumption of oil. The shipping of oil is still very far from today's form of international trade the most important - a third - with more than two billion tons carried per year to report to 100 million tons in 1935 and 500 million tons in 1960. France, drawing the consequences supply difficulties of petroleum products during the First World War, fixed throughout the twentieth century binding rules to oil companies by imposing the obligation to import two-thirds of their needs under the national flag. Now they are facing the problem of structuring the French merchant navy: the high operating costs of the fleet. This research seeks to understand the strategies used by these companies to deliver the best possible conditions in the oil to France, despite the obligation of French flag. Beyond this is why oil companies have ended up abandoning their naval armaments despite the legislative framework. Total, oil French company, retired in 1993 from the shipping business. Today, ships under the French flag belonging to Belgian or Norwegian shipowners, but in no case French.

L'objectif de cette étude est de savoir si la fédération des provinces du Canada forme aujourd’hui une zone monétaire optimale. Les travaux précédents ont suggéré que l’espace monétaire canadien soit divisé en deux espaces, l’un de l’Est et l’autre de l’Ouest. Notre méthodologie, qui intègre des données des Etats-Unis et du cours du pétrole WTI, fait ressortir l’existence de deux zones économiques pouvant se doter de leur propre devise. L’analyse par VECM montre l’existence d’une relation de long terme entre les provinces canadiennes, les États-Unis et le cours du pétrole. Une interprétation possible de nos résultats est que ceux-ci suggèrent que le Canada devrait avoir deux monnaies distinctes une pour la zone de l’Ouest (Alberta/Colombie-Britannique), une pour la zone de l’Est (Québec/Ontario/Nouveau-Brunswick). / The aim of this study is to assess whether the federation of the provinces of Canada today form an optimal currency area. Previous work has sometimes suggested that the Canadian monetary zone be divided into two spaces, one in the East and the other in the West. Our methodology, which incorporate data from the United States and WTI oil prices, highlights the existence of two economic areas that could develop their own currency. VECM analysis shows the existence of a long-term relationship between the Canadian provinces, the United States and oil prices. The results can be interpreted as suggesting that Canada should have two separate currencies for an area of the West (Alberta / British Columbia), one for the area (Quebec/Ontario/New-Brunswick).