Discussion of Agglomeration Mechanisms between Hydrate Particles in Water in Oil Emulsions
Discussion sur les mécanismes d'agglomération entre particules d'hydrate dans les émulsions eau dans huile
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Institut français du pétrole, IFP, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex - France
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École Nationale Supérieure des Mines, 158 cours Fauriel, 42023 Saint-Étienne - France
Corresponding authors: emilie.colombel@geoservices.com patrick.gateau@ifp.fr loic.barre@ifp.fr fgruy@emse.fr thierry.palermo@total.com
Line blockage due to gas hydrate formation in water/oil emulsions can be understood by considering the increase in the effective volume fraction 
of dispersed particles in the hydrate slurry. This increase is the result of an agglomeration process that takes place during hydrate formation. Two mechanisms of agglomeration reported in the literature are discussed. The first one is the contact-induced agglomeration mechanism for which the crystallization-agglomeration process is described as the result of the contact between a water droplet and a hydrate particle. The second one is the shear-limited agglomeration mechanism for which the balance between hydrodynamic force and adhesive force is considered. It is proposed to gather these two mechanisms in a unified model in order to predict the evolution of the viscosity of the slurry during hydrate formation. Such a model can be based on a Population Balance Model in which the agglomeration kernel is related to the contact-induced mechanism and the fragmentation kernel is related to the shear-limited mechanism.
Résumé
Le bouchage des conduites lors de la formation des hydrates de gaz dans les émulsions eau dans huile peut être appréhendé par l'augmentation de la fraction volumique effective de la suspension de particules d'hydrate. Cette augmentation est due à un processus d'agglomération qui se produit pendant la phase de formation des hydrates. Deux mécanismes d'agglomération présentés dans la littérature sont discutés. Le premier est le mécanisme d'agglomération induit par contact pour lequel le processus de cristallisationagglomération est le résultat du contact entre une goutte d'eau et une particule d'hydrate. Le second est le mécanisme d'agglomération limité par le cisaillement pour lequel la compétition entre force hydrodynamique et force adhésive est considérée. Il est proposé de réunir ces deux mécanismes dans un modèle unifié afin de prédire l'évolution de la viscosité de la suspension d'hydrate pendant la formation. Un tel modèle repose sur un modèle de bilan de population dans lequel le noyau d'agglomération est associé au mécanisme d'agglomération induit par contact et le noyau de fragmentation est associé au mécanisme d'agglomération limité par le cisaillement.
© IFP, 2009