Caractérisation globale et locale de l'écoulement à surface libre et en charge de systèmes liquide-liquide : application au procédé d’injection pariétale pour le transport des pétroles bruts

par Ahmad Ahmad

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Mécanique des matériaux, des structures et des fluides

Sous la direction de Blaise Nsom.

Soutenue en 2010

à Brest .


  • Résumé

    Le travail de recherche décrit dans la présente thèse, considère l’écoulement à surface libre et en charge de systèmes liquide/liquide. La première partie du mémoire est consacrée à l’étude de la propagation d’un courant gravitaire à la surface d’un liquide ambiant plus dense et miscible, au repos. Nous avons relâché à la surface d’un bassin d’eau salée, un débit contrôlé d’eau douce, puis de solutions polymères afin de caractériser à l’aide d’une méthode basée sur l’analyse des images et l’exploitation des diagrammes spatio-temporels, l’effet de la rhéofluidification sur l’avancée, l’étalement et l’enfoncement du courant gravitaire dans le liquide ambiant. Une caractérisation locale consistant en la mise au point d’une PIV grande échelle, visant à décrire les champs hydrodynamiques dans l’un et l’autre fluides a complété l’étude globale précédente. La seconde partie présente quant à elle, considère un écoulement en-courant eau/huile dans une conduite, afin de simuler le procédé d’injection pariétale de transport de pétrole brut par pipeline, ce dernier étant représenté par une huile dôtée d’une très forte viscosité et d’un comportement viscoplastique. Nous avons notamment caractérisé l’effet de la pente et du rapport des débits sur les pertes de charge globales, afin de définir les conditions de fonctionnement de plus grande efficacité du procédé. Une caractérisation locale des instabilités interfaciales a complété l’étude globale précédente.

  • Titre traduit

    Global and local characterization of the free surface flow and support flow of liquid/liquid systems : application to the parietal injection method for transporting crude oil


  • Résumé

    The present dissertation reports on investigations on open-channel flows and Poiseuille flows of liquid/liquid systems. The first part of the dissertation considers the propagation of a gravity current over a denser ambient miscible liquid. A controlled flow rate of fresh water and of polymer solutions were released upon the free surface of an ambient salty water at rest in a basin, in order to characterize with te help of a method based on image analysis and the exploitation of spatio-temporal diagrams, the effect of polymer shear-thinning property on the temporal evolution of front progress and spreading of gravity current in ambient liquid and of mixing layer depth as well. A local study consisting in the development of a large scale PIV, aiming at describe to hydrodynamic fields existing in both fluids completed the previous global study. The second part of the dissertation considers a co-current water/oil flow in a duct, in order to simulate the lubricated pipelining of heavy crude oils which were being represented by oils gifted with high viscosity and a viscoplastic rheological behaviour. The effect of bed slope and flow rates ratio on global pressure drop were characterized in order to define the conditions of process optimal efficiency. A local characterization of the interfacial instabilities completed the previous global investigation.

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  • Détails : 1 vol. (171 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 167-171

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