Ecoulements de fluides de Herschel-Bulkley en systèmes confinés : applications à la cimentation des puits de pétrole
Auteur / Autrice : | Anne-Laure Vayssade |
Direction : | Patrick Tabeling |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique |
Date : | Soutenance le 17/09/2015 |
Etablissement(s) : | Paris 6 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Microfluidique, MEMS, Nanostructures |
Jury : | Président / Présidente : Axel Buguin |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Cloitre, Nicolas Flamant, Andrew Parry | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Coussot, Vincent Senez |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
En 2010, la plus grande catastrophe de l’histoire de l’industrie pétrolière s’est produite dans le golfe du Mexique avec l’explosion du puit de pétrole Macondo. Les causes de l’accident sont connues : la couche de ciment dans l’espace annulaire du puit qui est supposée empêcher les fuites, a cédé. Ces fuites sont dues à la présence de boue (la boue est utilisée lors du forage du puit avant sa cimentation) dans l’annulaire dégradant la prise du ciment. Nous utilisons la microfluidique afin d’étudier la question des films de boue qui restent sur les parois de l’annulaire. Le ciment et la boue sont modélisés par des suspensions de microgel qui ont des propriétés rhéologiques similaires. Des nombres sans dimension comparables entre la microfluidique et la situation réelle permettent d’extraire de cette étude des informations pertinentes pour l’industrie pétrolière. Nous menons des expériences de déplacements de suspensions de microgel par d’autres fluides et nous mesurons l’évolution de l’épaisseur du film laissé derrière l’interface en fonction du temps et de la vitesse de l’interface. Nous testons différentes géométries dans lesquelles les propriétés de surface sont modifiées afin d’empêcher ou de permettre le glissement des fluides dans le système. Nous montrons que le glissement est un paramètre crucial de l’expérience. De plus, nous avons aussi étudié l’écoulement de fluides de Herschel-Bulkley en systèmes confinés. Cette étude a mis en évidence un nouvel effet associé à une longueur caractéristique qui n’avait pas encore été mentionnée dans la littérature. Cette étude fondamentale révèle la richesse de la dynamique des fluides de Herschel-Bulkley.