COLLECTION Mf%COLLOQUES ET SÉMINAIRES *IU

CENTRE NATIONAL

DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

ELF AQUITAINE

INSTITUT FRANÇAIS DU PÉTROLE

TOTAL COMPAGNIE FRANÇAISEDE RAFFINAGE

CARACTÉRISATIONDES HUILES

LOURDES

ET DES RÉSIDUSPÉTROLIERS

CHARACTERIZATION

OF HEAVY

CRUDE OILS

AND PETROLEUM

RESIDUES

SYMPOSIUM INTERNATIONAL

LYON 25-27 JUIN 1984

1984

ÉDITIONS TECHNIP 27 RUE GINOUX 75737 PARIS cedex 15 techn'lL]

TABLE DES MATIÈRES

Avant-propos (Foreword) V

CONFÉRENCES PLÉNIÈRES

PLENARY LECTURES

B. TISSOT

Géochimie des résines et asphaltênes 3

(Geochemistry of Resins and Asphaltênes).

D. SEVERIN, 0. GLINZER

Characterization of Petroleum Residues 19

(Caraetérisation des résidus de pétrole).

J.G. SPEIGHT

The Chemical Nature of Petroleum Asphaltênes 32

(Nature chimique des asphaltênes de pétrole).

D.S. MONTGOMERY

The Characterization of Bitumen and Bituminous Sand Related

to the Aostra Program to Develop New Technology for Heavy

Oil Production42

(Caraetérisation des bitumes et sables bitumineux en relation

avec le programme Aostra en vue du développement d'une nou¬

velle technologie de mise en production des huiles lourdes).

TABLE DES MATIERES

Y. VASQUEZ, C. CEBALLO, V. SANCHEZ, L. CARBOGNANI, L. SUCRE,J. LUBKOWITZ

Application of Physical and Chemical Separations for the

Characterization Studies of Extra Heavy Oils from the

Orinoco Belt 62

(Application de séparations physique et chimique à la carae¬

térisation des huiles lourdes de la ceinture de l'Orénoque).

ÉTUDE GÉOCHIMIQUE

GEOCHEMICAL ANALYSIS

J. STARR, D. WALLACE

The Evaluation of Data for the Initial Characterization of

an Oil Sand Deposit 83

(Evaluation des données pour la caraetérisation initiale d'un

dépôt de sable huileux).

P. ALBRECHT, B. CHAPPE, W. MICHAELIS

Polyethers from Archaebacteria in the Polar Fractions of

Crude Oils and Sediments 94

(Mise en evidence de polyethers d'Archaebacteria dans les

fractions polaires des pétroles bruts et des sédiments).

A.Y. HUC, F. BEHAR, J.-C. ROUSSEL

Geochemical Variety of Asphaltênes from Crude Oils 99

(Variabilité gêoehimique d'asphaltênes de divers pétrolesbruts).

J.-C. MONIN, R. PELET

Fractionnement d'un asphaltène par chromatographic liquideet caraetérisation des fractions obtenues 104

(Asphaltênes Fractionation by Liquid Chromatography and

Characterization of these Fractions).

VIII

TABLE DES MATIERES

J.-M. SCHMITTER, I. IGNATIADIS, G. DE RYCKE, M. DORBON,P. ARPINO

Distributions de composés polyaromatiques hétéroatomiquesazotés et soufrés des pétroles 109

(Distributions of Polyaromatic Heteroatomic Nitrogen and

Sulfur Compounds in Crude Petroleum).

A. SAOIABI, M. FERHAT, Y. DEBYSER

Schistes bitumineux de Timahdit (Maroc) : composition et

propriétés physicochimiques 113

(Oil Shales of Timahdit (Morocco) : Composition and Physico-chemical Properties).

E.A. RAVELOSON, F. ROUVIERE, J.M. RUIZ, L. LENA

Ressources hydrocarbonëes fossiles de Madagascar 117

(Madagascar Fossil Hydrocarbons Resources).

M. SABAN, 0. VITOROVIC, D. VITOROVIC

Correlation of Crude Oils from Vojvodina (Yugoslavia) based

on Trace Elements 122

(Corrélations basées sur les éléments en traces des pétrolesbruts de Vojvodina (Yougoslavie)).

G.K. TRIPATHI, J.K. JASSAL, V.N. MATHUR, J.C. DAWAR,A.K. KATIYAR, A.K. SHARMA, K. CHANDRA

Fractionation and Characterization of Petroleum Resins from

the Crude Oils of Cambay Basin 128

(Fractionnement et caraetérisation des résines des pétrolesbruts du Bassin de Cambay).

A. AUDIBERT, J. ROUCACHE

Evolution de la composition d'un pétrole brut durant la

combustion in-situ 135

(Evolution of the Composition of a Crude Oil during In-Situ

Combustion).

IX

TABLE DES MATIERES

F. YIOU, G. RAISBECK, D. BOURLES, B. PETERS,

J. KLEIN, R. MIDDLETON

10Be and Be in Crude Petroleum 140

(10Be et Be dans les pétroles bruts).

FRACTIONNEMENT

ET CARACTÉRISATION

FRACTIONATION

AND CHARACTERIZATION

D. ESPINAT, D. TCHOUBAR, R. BOULET, E. FREUND

Etude des produits lourds par diffusion centrale des

rayons X 147

(Study of Heavy Petroleum Products by Small Angle X-Ray

Scattering).

J. G. REYNOLDS, W.R. BIGGS, J.C. FETZER, E.J. GALLEGOS,

R.H. FISH, J.J. KOMLENIC, B.K. WINES

Molecular Characterization of Vanadyl and Nickel Non-

Porphyrin Compounds in Heavy Crude Petroleums and Residua...

153

(Caraetérisation moléculaire des composés non porphyriniquesdu nickel et du vanadium dans les pétroles lourds et les

résidus).

J. GOULON, C. ESSELIN, P. FRIANT, C. BERTHE, J.-F. MULLER,

J.-L. PONCET, R. GUILARD, J.-C. ESCALIER, B. NEFF

Structural Characterization by X-Ray Absorption Spectroscopy

(EXAFS/XANES) of the Vanadium Chemical Environment in Various

Asphaltênes 158

(Caraetérisation structurale de l'environnement chimique du

vanadium dans divers asphaltênes par spectrométrie d'absorp¬tion des rayons X (EXAFS/XANES).

C. BERTHE, J.-F. MULLER, D. CAGNIANT, J. GRIMBLOT,

J.-P. BONNELLE

Caraetérisation des fractions lourdes du pétrole par spec¬

troscopic IR, UV-visible, spectroscopie photoélectroniqueESCA et spectrométrie LAMMA en relation avec l'environne¬

ment du vanadium 1 64

(Characterization of Residues by IR, UV, ESCA and LAMMA.

Correlations with Vanadium Environment).

X

TABLE DES MATIERES

J.-M. NOVELLI, J.-C. MEDINA, L. LENA, Y. MAIRE, J.M. RUIZ,E.-J. VINCENT

Le vanadium dans les asphaltes 169

(Vanadium in Asphalts).

F.S. JACOBS, F.W. BACHELOR, R.H. FILBY

Trace Metals in Alberta Oil Sand Bitumen Components 173

(Les métaux en traces dans les sables bitumineux de VAlberta).

M. ABREU, H. BUENAFAMA

Matrix Effects in the Determination of Vanadium and Nickel

in Petroleum by Flameless Atomic Absorption Spectroscopy .... 179

(Effets de matrice dans la détermination du vanadium et du

nickel dans les pétroles par spectroscopie d'absorptionatomique sans flamme).

A. ALLAIN, M. BIGOIS, D. FAURE, G. FOLLAIN, C. NOVAT,J.-P. POITEVIN, R. SEMET

Amélioration de la précision du dosage du carbone et de

l'hydrogène. Réalisation d'un analyseur adapté aux fractions

lourdes du pétrole 185

(Ultimate Accuracy in Determination of C and H Content.

Description of a Special Analyser).

A. LAMBELIN, P. JULLIAT, A. CIAIS, G. MILLE

Amélioration du dosage des asphaltênes dans les produits

pétroliers par appareil semi-automatique 190

(Improvement in the Determination of the Asphaltene Content

in Petroleum Products by Use of a Semi Automatic Device).

M. BOUQUET, J.-Y. HAMON

Mesure de la teneur en asphaltênes des coupes lourdes du

pétrole par spectrophotométrie (cas des basses teneurs) 196

(Measurement of Asphaltene Content in Heavy Ends of Petroleum

by Spectrometry (Case of Low Contents)).

XI

TABLE DES MATIERES

J.-P. DURAND, N. PETROFF

Application de la distillation simulée par chromatographic

en phase gazeuse aux produits pétroliers naturels ou de

conversion contenant des résidus non distillables 200

(Simulated Distillation of Petroleum Products with

Undistillable Compounds).

M.J. FEENEY, L. HUBER

Boiling Range Distribution of Heavy Petroleum Fractions by

Simulated Distillation 206

(Intervalle de distillation de fractions de pétroles lourds

par distillation simulée).

M.-T. FEILLENS, B. LEROUX, H. B0URG0GN0N

Distillation simulée des coupes pétrolières. Aspect

quantitatif 212

(Simulated Distillation of Petroleum Fractions. Quantitative

Aspect).

K.D. BARTLE, A. ERDEM-SENETALAR, E. KADIOGLU, M. TOLAY

Sub-Critical and Super-Critical Solvent Extraction of the

Avgamasya Asphaltite of South Eastern Turkey 217

(Extraction par solvant de l'asphalte d'Avgamasya (Turquie)en conditions sous-critiques et super-critiques).

A. CIAIS, G. VARIOT

CENTRIVELF : un nouveau procédé de laboratoire pour déshy¬drater et fractionner les huiles lourdes et les résidus

pétroliers 222

(CENTRIVELF: A New Laboratory Process for Dehydration and

Fractionation of Heavy Crude Oils and Petroleum Residues).

M. MOUTON

Mise au point d'un nouvel ensemble de déshydratation des

pétroles bruts au moyen d'un évaporateur à double étage 228

(A New Dehydrator for Crude Oils Based upon a Double Stage

Evaporator System).

XII

TABLE DES MATIERES

M. MOUTON

Présentation d'un nouvel appareil de laboratoire (DISTACT)pour la préparation des fractions lourdes du pétrole 234

(A New Laboratory Unit (DISTACT) to Prepare Distillates ofvery High Boiling Ranges).

U. LUTZ, H.H. OELERT, 0. GLINZER, M. LUBKE, D. SEVERIN

Supercritical Extraction and Short-Path Distillation of

Long-and Short-Residues from Petroleum (LR and SR) 242

(Extraction super-critique et distillation à court trajet de

résidus de pétrole),

N. PETROFF

Isolement et caraetérisation des distillats ultimes obtenus

par distillation moléculaire de pétroles bruts 247

(Ultimate Petroleum Distillates Isolation by Short-Path

Distillation and Characterization).

A.L. COLMSJO, Y.U. ZEBUHR, CE. OSTMAN

Analysis of Polycyclic Aromatic Compounds in Oil 253

(Analyse des hydrocarbures aromatiques polynucléaires dans

les huiles).

M.A. POIRIER, G.T. SMILEY

A Novel Method for Separation and Identification of Sulphur

Compounds in Distillates by Gas Chromatography-Mass

Spectrometry 258

Séparation et identification des composés sulfurés dans des

coupes de distillation par couplage chromatographie en phase

gazeuse-spectrométrie de masse).

M. MARTIN, R. REYNAUD

Analyse des asphaltênes par la technique de fractionnement

par couplage flux-force (FFF) avec gradient thermique 263

(Analysis of Asphaltênes by Thermal Field-Flow Fractionation).

XIII

TABLE DES MATIERES

R.E. SYNOVEC, E.S. YEUNG

Characterization of Crude Oils using Liquid Chromatographywithout Standards 268

(Caraetérisation de pétroles bruts en chromatographie liquidesans standard).

A. BONONI, Y. BRION, B. BRULE

Dosage des asphaltênes dans les bitumes par chromatographiesur gel perméable 273

(Determination of Bitumen Asphaltênes by Gel Permeation

Chromatography).

C. GOURLAOUEN, N. PETROFF

Fractionnement par G.P.C. des asphaltênes. Caraetérisation

des fractions 279

(Gel Permeation Chromatography of Asphaltênes. Characteriza¬tion of the Fractions).

I.D. SINGH, S.L.S. SAROWHA

Compositional and Structural Studies of Polar Fractions of

Petroleum Residues 284

(Etudes compositionnelles et structurales des fractions

polaires de résidus).

J.-M. COLIN, G. VION

Séparation et mesure des oléfines présentes dans les produitspétroliers lourds. Méthode par chromatographie liquide à

hautes performances 292

(Quantitative HPLC Group-Type Analysis of Conversion Products).

J.-M. DEREPPE

Application de la résonance magnétique nucléaire à l'étude

des produits pétroliers. Méthodes récentes, applications et

aspect quantitatif 298

(Analysis of Fossil Fuel Materials by Nuclear MagneticResonance. Some Recent Approaches).

XIV

TABLE DES MATIERES

J.-J. DELPUECH, S. GILLET, J.-M. DAUBENFELD, J.-C. BOUBEL,J.-C. ESCALIER

A Method to Evaluate Various Types of Aromatic Carbons in

Fossil Fuels 304

(Une méthode d'évaluation des divers types de carbones

aromatiques dans les combustibles fossiles).

D.T. ALLEN, D.W. GRANDY, L. PETRAKIS

Comparative Structural Profiles of Heavy Bitumens by a

Novel Functional Group Analysis 309

(Une nouvelle analyse par groupements fonctionnels des profilsstructuraux comparés de bitumes lourds).

CE. SNAPE, W.R. LADNER, K.D. BARTLE, N. TAYLOR

Improvements in the Structural Analysis of Asphaltênes 315

(Amélioration dans l'analyse structurale des asphaltênes).

M. BOUQUET, J.-C ROUSSEL, B. NEFF

Essais circulaires pour la mesure de l'aromaticité des coupeslourdes du pétrole par résonance magnétique nucléaire du car¬

bone 13 et du proton 322

(Round Robin Test for Aromaticity Measurement of Heavy Ends

of Petroleum by Carbon-13 and Proton Magnetic Nuclear

Resonance).

P.J. OLLIVIER, B.C. GERSTEIN

1 3C Solid State NMR in Pitches of Different Quality used for

Electrodes in Aluminum Production 329

IS(RMN du C solide de brais de qualités différentes utilisés

dans la fabrication des électrodes dans l'industrie de

l'aluminium).

Z. GULSUN

Dipolar Relaxation and Nuclear Overhauser Effect in Asphalt

Suspensions 335

(Relaxation dipolaire et effet Overhauser nucléaire dans les

suspensions d'asphaltes).

XV

TABLE DES MATIERES

J. MUHL, G. CAR, V. SRICA, J. JAKOPOVIC

1 13Characterization of Crude Oil by H and C NMR spectro¬

metry 340

1 13(Caraetérisation de pétroles bruts par RMN H et C).

J.-C. BOUBEL, T. CARILLON, J.-M. DAUBENFELD, J.-J. DELPUECH, B. NEFF

Quantitativité en RMN du carbone-13 des produits pétroliers :

corrélation du traitement des signaux 345

(Quantitative Carbon-13 NMR of Petroleum Products :

Improvement of Signal Treatment).

M. BOUQUET

Mesure de la teneur en hydrogène dans les coupes pétrolières

par RMN basse résolution 350

(Measurement of Hydrogen Content in Petroleum Cuts by Low-

Resolution NMR).

J.-M. NOVELLI, M. NGASSOUM, R. FAURE, J.M. RUIZ, L. LENA,E.J. VINCENT, J.-C. ESCALIER

Caraetérisation du soufre dans les asphaltes et produitspétroliers lourds 356

(Sulfur Characterisation in Asphalts and Heavy Oil Fractions).

D. CHANDRA, I.D. SINGH, S.L.S. SAROWHA, V.K. BHATIA

Characterization of Vacuum Distillates of Petroleum 361

(Caraetérisation de distillais sous vide de pétrole).

G. FELIX, C. BERTRAND

Séparation d'asphaltênes en HPLC par de la caféine grefféesur silice 368

(Separation of Asphaltênes in HPLC by Caffeine bonded on

Silica).

XVI

TABLE DES MATIERES

M.F. ALI, A. BUKHARI, M. HASAN, M. SALEEM

Characterization of Saudi Arabian Crude Oils.Physicaland Chemical Separation of Heavy End Fractions 373

(Caraetérisation des pétroles bruts d'Arabie Saoudite.

Séparations physiques et chimiques des résidus).

J. LEMERLE, J. MAQUET, J.-J. BASSELIER, D. LAMBERT,P.-L. DESBENE, R. BOULET

Polarité et masse des particules d'un asphaltène : effica¬

cité de la procédure de séparation API 60 accélérée 379

(Polarity and Molecular Weight of an Asphaltène : Efficiencyof the Fast API 60 Procedure).

F. DURRIEU, D. VAILLANT

Extraction des produits polaires présents dans différentes

coupes pétrolières et dans des bitumes routiers 384

(Extraction of the Polar Compounds from Various Crude Oil

Distillation Cuts and from Road Asphalts).

M.A. POIRIER, N. GUEFFIER, J.-F. HUSSON, H. B0URG0GN0N

Dosage des asphaltênes dans les produits pétroliers lourds

par chromatographie sur couche mince (analyseur Iatroscan)

et chromatographie d'exclusion 389

(Determination of Asphaltênes Content in Heavy Petroleum

Products by Pyrolysis TLC (Iatroscan Analyzer) and Gel

Permeation Chromatography).

B. SOL, E. ROMERO, L. CARBOGNANI, V. SANCHEZ, L. SUCRE

A Micro-Analytical Technique for the Separation and Quan¬

titation of Hydrocarbon Class-Types in Heavy Petroleum

Fractions. A Practical Alternative to the SARA Method 394

(Une technique microanalytique de séparation et quantifica¬tion des types d'hydrocarbures dans les pétroles lourds. Une

alternative à la méthode SARA).

J.-B. BERRUT, D. JONATHAN

Application du système CCM-DIF à l'analyse quantitative des

constituants lourds du pétrole 400

(Application of a TLC-FID System to the quantitative Analysisof Petroleum Heavy Components).

XVII

TABLE DES MATIERES

N. ADLER, D. BABIC, M. GOTIC, J. MENCER, N. TRINAJSTIC

Structural Origin of HPLC Parameters of Polycyclic Aromatic

Hydrocarbons 406

(Origine structurale des paramètres HPLC des hydrocarbures

aromatiques polycycliques).

D. MILATOVIC, M. BASTIC, M. SMILJANIC, 0. VITOROVIC,

J. JOVANOVIC

Characterization of Petroleum Residues by infrared

Spectroscopy 411

(Caraetérisation par spectroscopie infra-rouge des résidus).

D. JOLY

Analyse directe des coupes pétrolières lourdes par spec¬

trométrie de masse 416

(Direct Analysis of Heavy Ends of Petroleum by Mass

Spectrometry).

RELATIONS ENTRE

CARACTÉRISTIQUES STRUCTURALES

ET PROPRIÉTÉS

RELATIONS BETWEEN

STRUCTURAL CHARACTERISTICS

AND PROPERTIES

I. IGNATIADIS, J.M. SCHMITTER, M. DORBON, H. TOULHOAT,

P. ARPINO

Influence des hydrotraitements catalytiques sur la distri¬

bution des composés azotés d'un gas-oil de coking et d'une

huile lourde désasphaltêe 423

(Influence of Catalytic Hydrotreatments on the Distribution

of Nitrogen Compounds in a Coker Gas Oil and in a Boscan

Crude-CS-Desasphalted Oil).

M. KOMIYAMA, S. NOJIMA, Y. OGINO

Relations between Structural Characteristics and Reactivi¬

ties of Asphalt Fractions 428

(Relations entre les caractéristiques structurales et les

réactivités des asphaltes).

XVIII

TABLE DES MATIERES

W. KEMP, W. STEEDMAN, D. STEWART

The Behaviour of Petroleum Asphaltênes under VisbreakingCondi tions ., ,, 433

(Comportement des asphaltênes dans les conditions de la visco-

réduction).

A. FAVRE, F. BEHAR

Simulation de la viscoréduction par pyrolyse en laboratoire .438

(Simulation of Visbreaking Process by Pyrolysis in Laboratory).

Y. SANADA, T. OBARA, T. Y0K0NO

Enhancement of Transferable Hydrogen in Petroleum Residue

and Petroleum Derived Pitch with Catalyst during Thermal

Degradation 444

(Augmentation de l'hydrogène transférable dans les résidus et

brais de pétrole pendant la dégradation thermique avec un

catalyseur).

P.A. PFENDT, D. VITOROVIC

Structural Changes of Crude Oil Asphaltênes by Oxidation with

Acid Solution of Fe(III) Chloride 449

(Modifications structurales d'asphaltênes de pétrole par oxy¬

dation par une solution acide de chlorure ferrique).

G.W. BARTLETT, P.N. BRUCE, S. VOSSOUGHI

Characterization of Heavy Crudes and their Residues using a

Thermogravimetric Analytic and a Differential Scanning

Calorimetric Model 456

(Caraetérisation de pétroles lourds et de leurs résidus grâce

à un modèle thermogravimétrique et calorimétrique différentiel).

F.W. BACHELOR, N.E. OKAZAWA

Oxidative Degradation of Athabasca Oil Sands Asphaltênes.

A Partial Structural Analysis 462

(Dégradation oxydative des asphaltênes des sables de I'Atha¬

basca. Analyse structurale partielle).

TABLE DES MATIERES

J.A. AYALA, M.E. RINCON, E. ALARCON, J. RUIZ

The Oxidation of Residues and Asphaltênes from Heavy Crude

Oil 467

(L'oxydation des résidus et asphaltênes de pétroles lourds).

A. RONVAUX-VANKEERBERGEN, F.C THYRION, D. DECROOCQ

Viscosité de constituants lourds du pétrole en solution 480

(Viscosity of Petroleum Heavy Constituents in Solution).

C SUCH, G. RAMOND, B. BRULE

Le comportement visqueux des bitumes en relation avec la

distribution des tailles moléculaires 486

(The Viscous Behaviour of Bitumens Related to the Distribution

of Molecular Sises).

A. HIRSCHBERG, L. HERMANS

Asphaltène Phase Behaviour. A Molecular Thermodynamic Model. 492

(Comportement de la phase asphaltène. Un modèle moléculaire

thermodynamique).

T. YOKONO, T. OBARA, S. SHIMOMURA, T. IMAMORA, Y. SANADA

Characterization of Carbonization Reaction of Petroleum

Residues by Means of High-Temperature ESR and Transferable

Hydrogen . 498

(Caraetérisation de la réaction de carbonisation des résidus

par RPE haute température et transfert d'hydrogène).

H. GASPAROUX, F. HARDOUIN, M.-F. ACHARD, G. SIGAUD,S. EL MOHAMED

Comportement thermique, magnétique et floculation des asphal¬tênes et des produits lourds 503

(Magnetic, Thermal Behaviour and Floculation of Asphaltênesand Heavy Ends).

XX

TABLE DES MATIERES

S. NAKATA, Y. SHIROTO, H. TAKAHASHI, C. TAKEUCHI

Characteristic Changes of Petroleum Residues by Thermal

Treating and Catalytic Hydrotreating 508

(Changements caractéristiques des résidus de pétrole partraitement thermique et hydrotraitement catalytique).

L.H. ALI, H.Y. AL-SAIGH

Thermal Cracking of Atmospheric Distillation Residue from

Qaiyarah Heavy Crude Oil 513

(Craquage thermique d'un résidu de distillation atmosphériqued'un pétrole lourd de Qaiyarah).

A. FAVRE, R. BOULET

Evolution des produits lourds au cours de la viscoréduction . 520

(Chemical and Structural Modifications of Heavy Ends Petroleum

during Visbreaking Process).