Écoulements triphasiques en conduite horizontale

par Sandrine Decarre

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Jean Fabre.

Soutenue en 1997

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Physique
• Écoulement polyphasique
• Interfaces gaz-liquide
• Interfaces liquide-liquide
• Mécanique des fluides
• Simulation par ordinateur
• Écoulement stratifié
• Pipelines

Résumé

L'etude realisee dans le cadre de cette these, sur les ecoulements eau-huile-air en conduite horizontale est focalisee sur les ecoulements tels que le gaz et le liquide s'ecoulent separement. Dans ce type de situation deux cas peuvent apparaitre : l'eau et l'huile sont separees sous l'effet de leur poids ou l'une des phases est dispersee dans l'autre. Dans ce dernier cas, un modele predisant la fraction d'huile critique pour laquelle la nature de la phase continue change, a ete propose et valide. Ce modele est base sur une theorie thermodynamique du melange liquide prenant en compte le regime de l'ecoulement avant et apres l'inversion. Pour traiter le cas ou les trois phases sont stratifiees, une etude experimentale a ete realisee afin d'obtenir une meilleur connaissance des interactions entre phases. Les mesures ont permis de soulever le probleme metrologique lie au developpement de l'ecoulement, inevitable en ecoulement stratifie. Un ensemble de lois de fermeture pour les frottements parietaux et interfaciaux a ete propose, et valide sur plusieurs banques de donnees. Une etude numerique a ete realisee a partir du code industriel tacite (transient analysis code ifp total elf), dans lequel l'aspect triphasique, n constituants a ete developpe. En prenant l'exemple d'un pipeline alimente par deux puits dont les compositions sont determinees, l'interet d'un traitement compositionnel est demontre. Il est en effet possible avec ce type de traitement de suivre l'evolution de chaque puits, et cela meme si les puits produisent des constituants identiques.

Titre traduit

Three phase water-oil-gas flow in pipe

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