ÉTUDE DE L'INFLUENCE D'UNE COUCHE DE POLYMÈRE ADSORBÉ SUR DES ÉCOULEMENTS DIPHASIQUES (GAZ/EAU) DANS DES MILIEUX POREUX MODÈLES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Study about the influence of an adsorbed polymer layer on two-phase flows (gas/water) in porous media.

ÉTUDE DE L'INFLUENCE D'UNE COUCHE DE POLYMÈRE ADSORBÉ SUR DES ÉCOULEMENTS DIPHASIQUES (GAZ/EAU) DANS DES MILIEUX POREUX MODÈLES

Résumé

The mechanism of Disproportionate Permeability Reduction (DPR) resulting from polymer or gel adsorption in porous media has been widely reported in the literature in the domain of Darcy regime. However, very few studies have been dedicated to the impact of polymer adsorption in porous media when two-phase flow occurs in non-linear regimes which are of interest in a wide range of applications. The objective of this paper is to report some experimental investigations on the effect of polymer adsorption on gas-water flow at low mean pressure, i.e. when Klinkenberg effects (or gas slippage) must be considered, as well as at high flow rates when inertial effects are significant.

The experimental study consisted of water and nitrogen injections into various silicon carbide model granular packs having different permeabilities. More specifically, our purpose was to investigate gas flow at different water saturations before and after polymer adsorption over flow regimes ranging from slip flow to inertial flow. In good agreement with previous works, in the Darcy regime, we observe an increase in irreducible water saturation and a strong reduction in the relative permeability to water while the relative permeability to gas is slightly affected. At low mean pressure in the gas phase, the magnitude of Klinkenberg effect is found to increase with water saturation in the absence of polymer, whereas, for the same water saturation, the presence of an adsorbed polymer layer reduces this effect. In the inertial regime, a reduction of inertial effects is observed when gas is injected after polymer adsorption, taking into account water saturation and permeability modifications. Experimental data are discussed according to hypotheses put forth to explain these effects.
Le mécanisme de Réduction Sélective de Perméabilité (RSP) résultant de l'adsorption de polymère ou d'un gel en milieu poreux a été largement reporté dans la littérature dans le domaine du régime de Darcy. Néanmoins, peu d'études ont été dédiées à l'impacte de l'adsorption de polymère en milieu poreux quand des écoulements diphasiques ont lieu en régime non-linéaire lesquels sont d'intérêt dans une large gamme d'applications. L'objectif de cette thèse est de présenter quelques résultats expérimentaux sur l'effet de l'adsorption d'une couche de polymère sur des écoulements gaz/eau à faible pression moyenne, i.e. quand l'effet Klinkenberg peut être considéré, aussi bien qu'à débits élevés quand les effets inertiels sont significatifs.

L'étude expérimentale a consisté à l'injection d'eau et de diazote dans différents milieux poreux non consolidés de Carbure de Silicium (SiC) possédant des perméabilités différentes. Plus spécialement, notre objectif a été d'étudier des écoulements de gaz à différentes saturations en eau avant et après adsorption de polymère en régimes raréfié et inertiel. En bon accord avec les travaux précédents, en régime darcéen, nous observons une augmentation de la valeur de saturation irréductible en eau et une forte réduction de la perméabilité relative à l'eau, alors que celle au gaz est peu affectée. A faible pression moyenne dans la phase gazeuse, l'intensité de l'effet Klinkenberg est fortement augmentée avec la saturation en eau en l'absence de polymère, alors que, pour une même saturation, la présence d'une couche de polymère adsorbé réduit cet effet. En régime inertiel, une réduction des effets inertiels est observée quand le gaz est injecté après adsorption de polymère en tenant compte des modifications en terme de saturation en eau et de perméabilité. Des données expérimentales sont discutées en accord avec des hypothèses proposées pour expliquer ces effets.
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tel-00079096 , version 1 (08-06-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00079096 , version 1

Citer

Vincent Blanchard. ÉTUDE DE L'INFLUENCE D'UNE COUCHE DE POLYMÈRE ADSORBÉ SUR DES ÉCOULEMENTS DIPHASIQUES (GAZ/EAU) DANS DES MILIEUX POREUX MODÈLES. Autre. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00079096⟩
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