Modélisation des écoulements de gaz dans les milieux poreux et poreux fracturés : effet Klinkenberg et effets d'échelles

Modelling gas flow in single and dual porosity media : Klinkenberg's effect and scales effects

• Auteur / Autrice : Juliette Chastanet
• Direction : Jean-Louis Auriault, Pascale Royer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, univers, environnement
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Cette étude traite de la modélisation des écoulements de gaz dans les milieux poreux. Lorsque la pression du gaz est faible ou dans les milieux poreux étroits, l'effet Klinkenberg intervient et modifie l'écoulement. L'objectif ici est d'étudier l'influence de cet effet dans diverses situations. L'application d'une méthode d'homogénéisation permet d'abord d'établir des modèles théroriques macroscopiques. Ceux-ci sont alors intégrés dans un code éléments finis afin de préciser le comportement du gaz. Les transferts en milieux à simple porosité sont d'abord envisagés : lorsque des variations thermiques apparaissent, en régime dynamique et dans les composites poreux. Dans ces trois cas, l'effet Klinkenberg agit sur la perméabilité. En double porosité, l'étude des écoulements conduit à des modèles complexes faisant apparaître des effets d'échelles. L'effet klinkenberg peut alors agir sur la perméabilité, le terme de couplage des échelles et sur le domaine de validité des modèles.

This work deals the modelling of gas flow in porous media. When the pressure of gas is low or in very fine grained porous media, Klinkenberg's effect occurs and modifies the flow. The goal of this study is to examine the influence of this effect in many situations. Theoretical models are firstly derived by applying an homogenisation method. The integration of this models in a finite element code them allows to precise the gas behavior. Firstly modelling of gas flow in single porosity media is performed in the following cases : when thermal varaiations appears, in acoustic regime and in a porous composite. Klinkenberg's effect then act on the permeability. Secondly the study of flow in dual porosity media leads to many complex models sometimes highlighting scales effects. The influence of Klinkenberg's effect is then multiple : it acts on the affective permeability of the medium, on the coupling term and on the domain of validity of the theoretical models.