Rheological and Flow Properties of Gas Hydrate Suspensions

The problem of hydrate blockage of pipelines in offshore production is becoming more and more severe with the increase of the water depth. Conventional prevention techniques like insulation or methanol injection are reaching their limits. Injection of antiagglomerant additives and/or presence of natural surfactants in crude oils give us a new insight into hydrate prevention methods. Hydrate crystals are allowed to form but size of the particles is limited and transportation within the hydrocarbon phase is possible as a suspension. Solid particles formation in the liquid modifies the flowing properties. The pressure drop is controlled by the friction factor under turbulent flow conditions or by the apparent viscosity in the case of laminar flow regime. In a first part, the rheological properties of hydrate suspension are analysed depending on the oil phase. Results of flow loop experiments are then reported and allow us to determine the modification of the friction factor under turbulent conditions. Effect of hydrate particles is analysed in terms of rheological properties of the system in the laminar regime and in terms of friction factor modification in the turbulent regime. La production d'effluents en offshore profond pose un problème important de formation de particules d'hydrate de gaz. En effet, celles-ci peuvent conduire à un bouchage des lignes. Il est primordial de maîtriser cet aspect pour produire ces champs par grande profondeur d'eau. L'article présente différentes actions originales de l'IFP sur le contrôle des écoulements d'hydrate de gaz. Les développements d'additifs « antiagglomérant » ou la présence de tensioactifs naturels permettant de maintenir une dispersion des cristaux d'hydrate sont très prometteurs pour les champs complexes où les techniques classiques de prévention, comme l'isolation ou l'injection de méthanol, deviennent très difficiles. L'apparition de particules solides dans la phase liquide modifie les conditions d'écoulement. La perte de charge est contrôlée d'une part par le coefficient de friction pour les écoulements turbulents et par la viscosité apparente de la suspension pour le régime laminaire. Dans une première partie, les propriétés rhéologiques des suspensions d'hydrate sont analysées en fonction de la phase huile. Des expériences en boucle d'écoulement permettent, dans une seconde partie, d'examiner l'effet des particules d'hydrate sur le coefficient de frottement turbulent. L'effet dû à la présence de particule