Drainage dans des micromodèles de milieux poreux Application à la récupération assistée du pétrole

• Auteur / Autrice : Christophe Cottin
• Direction : Annie Colin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 22/10/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire du Futur (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Mikel Morvan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hugues Bodiguel, Frieder Mugele
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Argillier, Harold Auradou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfluidique

Rhéologie

Pétrole -- Récupération tertiaire

Écoulement en milieux poreux

Mots clés libres

Milieux poreux

Mouillage

Ecoulements capillaires

Microfluidique

Rhéologie

Porous media

Wetting

Capillary flows

Microfluidics

Rheology

Résumé

Cette thèse est consacrée à l’étude du drainage dans des micromodèles de milieu poreux. Les techniques classiques de microfluidique (verre, PDMS) sont utilisées pour la réalisation de poreux modèles 2D de type grille. Des techniques de traitement de surface permettent de faire varier les conditions de mouillage. Le mouillage total, pseudo-partiel et partiel est étudié. Des méthodes d’analyse d’images sont développées afin de quantifier les vitesses locales lors de l’invasion du milieu poreux, vitesses qui sont ensuite comparées aux vitesses imposées. Ces données mettent en évidence avant percolation des comportements très différents selon la nature du mouillage. Un modèle permet de rendre compte des phénomènes observés. Nous expliquons pourquoi l’évolution après la percolation diffère selon la nature du mouillage. Enfin, l’influence de la rhéologie du fluide pousseur est abordée, celle d’un balayage initial à l’eau à très faible nombre capillaire également.

Drainage experiments in model porous media are performed. Our 2D micromodels consist of a regular network; they are made in glass or in PDMS. The wetting properties of the chip vary from total, pseudo-partial to partial wetting. Experiments are performed under flow rate control. Taking advantages of microfluidic devices, local velocities of the injected fluid are measured. The average of all these local velocities is compared to the velocity imposed by the syringe pump. Before percolation, the invasion percolation process for all wetting cases is studied. Depending on the wetting properties, several behaviours are observed. We develop a model to explain our experimental data. After percolation, the effects of wetting are huge; we explain why oil could remain trapped or not. Finally, we consider the influence of rheology by injecting non Newtonian liquids as pushing fluids, and also the effects of preferential paths.