Thèse soutenue

Mise à l’échelle des propriétés thermodynamiques pour la simulation des écoulements dans les réservoirs non-conventionnels de très faible perméabilité

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Auteur / Autrice : Nicolas Sobecki
Direction : Didier Yu DingCarlos Nieto-Draghi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 15/10/2019
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut français du pétrole Énergies nouvelles (Rueil-Malmaison, Hauts-de-Seine)
Jury : Président / Présidente : Benjamin Rotenberg
Examinateurs / Examinatrices : Yu-shu Wu
Rapporteurs / Rapporteuses : Flor Siperstein, Laurent Jeannin

Résumé

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Les réservoirs de type "tight oil" et "shale gaz" ont une partie importante de leur volume poreux occupée par des micropores (< 2nm) et des mesopores (entre 2 et 50 nm). Ce type d'environnement crée de fortes forces d’interaction dans le fluide confiné avec les parois du pores et entre ses propres molécules, ce qui change fortement la thermodynamique du fluide. Un travail important doit donc être effectué sur le développement de méthodes de mise à l'échelle de la distribution de pore pour effectuer des simulations réservoir à grande échelle. Premièrement, des simulations moléculaires sont effectuées sur des fluides confinés afin d'obtenir des propriétés thermodynamiques de référence à l'équilibre liquide/vapeur pour différentes tailles de pore. Ensuite, une comparaison des données de simulation moléculaire avec les résultats issus des équation d'état utilisées dans la littérature a permis de mettre en valeur la méthode de flash avec pression capillaire et changement du point critique comme la meilleure méthode existante pour décrire la physique du fluide confiné. Des simulations fines d'écoulement matrice/fracture ont donc été effectuées pour différentes tailles de pore. Des modèles de mise à l'échelle en maillage grossier ont été ensuite construits à partir du même cas synthétique et les résultats ont été comparés avec ceux des simulations de référence en maillage fin. Un nouveau modèle de triple porosité considérant fracture, petit pores et grand pores avec une approche MINC a donné des résultats très proches du maillage fin. Finalement un réservoir stimulé hydrauliquement à grande échelle a été simulé pour différentes distributions de pores avec le modèle développé.