Ecoulements de fluides viscoélastiques en géométries confinées : application à la récupération assistée des hydrocarbures

Flow of viscoelastic fluids in confined geometries

• Auteur / Autrice : Julien Beaumont
• Direction : Annie Colin, Hugues Bodiguel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique-chimie
• Date : Soutenance le 22/10/2013
• 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) - Laboratoire du Futur / LOF
• Jury : Président / Présidente : Yannick Peysson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Langevin, Patrick Moreau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Coussot, Anke Lindner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement en milieux poreux

Rhéologie

Pétrole -- Récupération secondaire

Micelles

Microfluidique

Fluides complexes

Turbulence

Mots clés libres

Drainage

Milieux poreux

Microfluidique

Micelles géantes

Rhéologie

Turbulences élastiques

Drainage

Porous media

Microfluidic

Wormlike micelles

Elastic turbulence

Rheology

Résumé

L'écoulement des fluides complexes à l'échelle micrométrique est une problématique qui intéresse notamment la récupération assistée du pétrole. Ici, les fluides sont des solutions de polymères et de tensioactifs capables de s'auto-assembler en micelles géantes. Nous étudions ces écoulements au sein d'outils microfluidiques fabriqués en résine SU-8 selon un protocole développé pendant cette thèse. Nous avons réalisé des expériences de drainage d'huile en milieux poreux et montré que la rhéofluidification et le glissement promeuvent le phénomène de digitation pendant l'invasion. Nos expériences montrent que ces solutions peuvent être élastiquement turbulentes à de faibles nombre de Reynolds. Ces instabilités de vitesse ont des conséquences sur la rhéologie locale du fluide dans un simple canal droit et sont une source de dissipation additionnelle dans des géométries plus complexes.

The flow of complex fluids in confined geometries is an issue of interest notably in the field of oil recovery. In this work, the fluids are polymer solutions of high molecular weight and surfactant solutions enable to form wormlike micelles. We study the flow in microfluidic devices made-up with Su-8 resin following a protocol that has been set during this PhD. We carried out experiences of oil drainage in porous media and show that shear-thinning and slippage are propoting the fingering during the invasion. our experiences also show that these solutions can be turbulent at low reynods numbers. These instabilities have consequences on the local rheology in a simple straight channel and are source of additional dissipation in more complex geometries.