Étude expérimentale et numérique des écoulements eau/huile dans les milieux poreux vacuolaires

par Fabrice Pairoys

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique

Sous la direction de Henri Bertin et de Didier Lasseux.

Le président du jury était Eric Arquis.

Les rapporteurs étaient Olivier Atteia, Michel Quintard.


  • Résumé

    Les milieux poreux vacuolaires se rencontrent dans de nombreux réservoirs spécialement dans les réservoirs carbonatés. Ils sont constitués d'une matrice poreuse continue, parsemée de cavités (appelées vacuoles) résultant de processus de diagenèse complexe. Dues à leur structure, ces milieux poreux ont des propriétés de transport spéciales, l'optimisation de la récupération de l'huile nécessite alors une bonne description des écoulements eau/huile. Les échantillons modèles vacuolaires sont obtenus à partir de barreaux de grès, représentant la matrice poreuse homogène et continue dans laquelle des trous cylindriques, représentant les vacuoles, sont réalisés. Des fenêtres transparentes, placées de part et d'autre des vacuoles, permettent une visualisation directe de la distribution et de l'évolution des phases durant l'écoulement. Dans cette configuration, l'écoulement est bidimensionnel et les cartes de saturation sont obtenues à partir de mesures locales de saturation utilisant la technique d'atténuation d'un rayonnement ?. Durant les cycles de drainage et d'imbibition, des mesures de saturation, de différence de pression et de récupération sont effectuées. Deux couples saumure/huile ont été testés dans le but de mettre en évidence les effets relatifs des forces de gravité et de viscosité. Des simulations numériques 2D, utilisant un logiciel industriel, sont réalisées sur les milieux vacuolaires. Dans notre configuration, un modèle de type Darcy généralisé hétérogène est testé. Le milieu vacuolaire est représenté par deux régions correspondant respectivement à la matrice et aux vacuoles. Les propriétés pétrophysiques de la matrice sont identifiées par calage des résultats expérimentaux obtenus sur un échantillon homogène similaire, sans vacuoles. Dans la région vacuolaire, une pression capillaire nulle est choisie et plusieurs types de perméabilités relatives à l'huile et à l'eau sont testés : les évolutions de pression, de saturation et de production sont finalement comparées à celles obtenues expérimentalement.

  • Titre traduit

    Experimental and numerical investigation of water-oil flow in vugular porous media


  • Résumé

    Vugular porous media are found in many reservoirs especially those constituted of carbonate rocks where large cavities (called vugs) resulting from complex diagenetic processes are embedded in the porous matrix. Due to their structure, these porous materials have special transport properties and optimization of oil recovery from such reservoirs requires a good description of two-phase -oil and water- flow. Model vugular samples were obtained from a sandstone core, representing the continuum and homogeneous porous matrix through which cylindrical holes, representing the vugs, were drilled. Transparent windows, placed in front of the vugs allow a direct observation of the two-phase distribution and the evolution during flow. Due to the configuration, the flow is two-dimensional and saturation maps were obtained from local saturation measurement in the porous matrix using a ?-ray attenuation technique. During drainage and imbibition cycles, saturation, pressure and recovery measurements are performed. Using different density contrasts between oil and brine, the relative effect of viscous and gravity forces was investigated. Two-dimensional numerical simulations were performed on the experimental configuration using an industrial software. In our configuration, a heterogeneous generalized Darcy's model is tested. The vugular core was represented by a two-region medium corresponding to the matrix and vugs respectively. Petrophysical properties of the porous matrix were assigned by fitting experimental two-phase flow results obtained on a separate but similar homogeneous core -without vugs. In the region corresponding to the vugs, a zero capillary pressure was used while different sets of oil and water relative permeabilities were tested for comparison of pressure and saturation evolution on the vugular core with experimental data.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (113-f p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p. 111-113. Annexes

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : FTA 2850
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