Instabilité de Saffman-Taylor pour les fluids à seuil en milieux Poreux

par Fadoul Oumar Abdoulaye

Projet de thèse en Mécanique des fluides

Sous la direction de Philippe Coussot.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) et de Poreux (Physique et mécaniques des milieux poreux) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Le travail de thèse consiste à étudier expérimentalement l'instabilité de Saffman-Taylor pour les fluides à seuil (boues, ciment, pâtes, mousses, émulsions, etc.), avec application à l'injection de fluides dans les milieux poreux (situation courante en industrie pétrolière). L'instabilité de Saffman-Taylor est une instabilité qui est susceptible de se développe lorsqu'on cherche à déplacer un fluide visqueux en le poussant par un autre fluide moins visqueux ; l'interface qui initialement est plane et normale à la direction de l'écoulement se déstabilise et le fluide le moins visqueux pousse et pénètre celui visqueux sous forme de « doigts » appelés doigt de Saffman-Taylor ou digitation visqueuse. Cependant, une bonne partie du fluide déplacé restant piégée après le passage de l'interface moyenne. En effet, cette instabilité est fréquente dans les milieux poreux et dans les espaces confinés et est à l'origine des difficultés techniques importantes dans l'extraction du pétrole, tout particulièrement lors de la dernière phase de récupération assistée au cours de laquelle on injecte toute sorte de fluides (solutions de polymères, émulsions, mousses, etc.) aux caractéristiques non-newtoniennes pour pousser le pétrole en surface. La digitation visqueuse est l'une des instabilités responsables des phénomènes de mélange de deux phases observés en surface entre le fluides déplacé (pétrole par exemple) et celui déplaçant ; par conséquent, sa présence limite alors la production. Dans ce travail, à la fois d'un point de vue qualitatif et quantitatif, on utilise des fluides à seuil modelés qui reprennent le même comportement rhéologique que le pétrole afin de déterminer les conditions critiques pour lesquelles cette instabilité se développe.

  • Titre traduit

    Instability of Saffman-Taylor of yield stress fluids in porous media


  • Résumé

    Le travail de thèse consiste à étudier expérimentalement l'instabilité de Saffman-Taylor pour les fluides à seuil (boues, ciment, pâtes, mousses, émulsions, etc.), avec application à l'injection de fluides dans les milieux poreux (situation courante en industrie pétrolière). L'instabilité de Saffman-Taylor est une instabilité qui est susceptible de se développe lorsqu'on cherche à déplacer un fluide visqueux en le poussant par un autre fluide moins visqueux ; l'interface qui initialement est plane et normale à la direction de l'écoulement se déstabilise et le fluide le moins visqueux pousse et pénètre celui visqueux sous forme de « doigts » appelés doigt de Saffman-Taylor ou digitation visqueuse. Cependant, une bonne partie du fluide déplacé restant piégée après le passage de l'interface moyenne. En effet, cette instabilité est fréquente dans les milieux poreux et dans les espaces confinés et est à l'origine des difficultés techniques importantes dans l'extraction du pétrole, tout particulièrement lors de la dernière phase de récupération assistée au cours de laquelle on injecte toute sorte de fluides (solutions de polymères, émulsions, mousses, etc.) aux caractéristiques non-newtoniennes pour pousser le pétrole en surface. La digitation visqueuse est l'une des instabilités responsables des phénomènes de mélange de deux phases observés en surface entre le fluides déplacé (pétrole par exemple) et celui déplaçant ; par conséquent, sa présence limite alors la production. Dans ce travail, à la fois d'un point de vue qualitatif et quantitatif, on utilise des fluides à seuil modelés qui reprennent le même comportement rhéologique que le pétrole afin de déterminer les conditions critiques pour lesquelles cette instabilité se développe.