Comportement rhéologique des huiles lourdes moussantes

par Patrice Abivin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Moan.

Soutenue en 2007

à Brest .


  • Résumé

    Les bruts lourds constituent des réserves de pétrole très importantes mais leur production est limitée à cause de leur viscosité élevée. Cette thèse a pour objectif de mieux caractériser les propriétés d’écoulement du brut lourd en conditions réelles de production. Elle se focalise sur l’influence de la pression et du comportement moussant, particulièrement marqué pour ce type de brut, sur la viscosité du pétrole. Le brut lourd est dépressurisé dans une cellule de rhéomètre et ses propriétés d’écoulement sont suivies dans le temps. Les résultats montrent que la pression a un effet important sur les propriétés rhéologiques d’un pétrole lourd. Le coefficient de piézoviscosité se révèle en effet jusqu’à 5 fois plus élevé que pour un fluide classique, phénomène qui semble lié à la forte concentration des bruts lourds en molécules d’asphaltènes. Sous l’effet de la dépressurisation, des bulles peuvent apparaître dans le pétrole à cause du changement des conditions thermodynamiques. Sous faible vitesse de cisaillement, une modélisation de la viscosité permet de montrer que la présence de ces bulles fait augmenter la viscosité apparente du pétrole. Quantifiées à l’aide de ce modèle, les cinétiques de formation et d’évolution des bulles apparaissent gouvernées par la viscosité du brut seul. Sous taux de cisaillement élevé, la morphologie de la mousse évolue avec la déformation des bulles. Globalement, l’échantillon se comporte alors comme un matériau stratifié “stable” et sa viscosité se fixe à une valeur moindre que celle du brut seul. Sous ces conditions, la viscosité de la mousse est alors inférieure à celle du pétrole, favorisant le processus de production.

  • Titre traduit

    Rheological behaviour of foamy oils


  • Résumé

    Production of heavy oils is difficult due to their high viscosity. The aim of this thesis s to provide a better understanding of heavy oil flow properties during production, which faces a depletion from the reservoir rock to the wellhead. This depletion can induce the formation of bubbles within the oil. We used under-pressure rheological experiments to particularly study the influence of pressure and foaming behaviour on heavy oil flow properties. Results show that heavy oil viscosity is highly pressure-dependent. Indeed, this piezodepedence is much higher than for other classical fluids. This phenomenon appears to be linked to the high concentration of asphaltene molecules in heavy oils. The influence of the presence of bubbles on heavy oil viscosity s also investigated. At low shear rates, a kinetics model s proposed and a good agreement is established with experimental results. It is shown that the presence of bubbles leads to an increase in heavy oil viscosity under these conditions. This works also points out the importance of the shear rate on the foamy oil behaviour and flow properties. At high shear rates, bubbles are elongated in the direction of the flow lies. Under these conditions, the material behaves as a stratified material, the viscosity of which stabilizes at a lower value than the crude oil itself. Thus, in this case, the presence of bubbles leads to a decrease in the heavy oil apparent viscosity, making easier its transport in the well.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 131-137

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRC2007/29
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