Dissolution des roches carbonatées par injection d'acide - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Carbonate dissolution by acid injection

Dissolution des roches carbonatées par injection d'acide

Résumé

Many acidizing treatments in carbonate reservoirs do not produce expected increase of productivity, especially in the case of open-hole horizontal wells. This is due to the poor modelling of near well-bore mechanisms. The unstable dissolution of the porous medium leads to the formation of highly conductive channels called wormholes, which are difficult to model quantitatively. A Darcy-scale dissolution model is proposed involving a Darcy-Brinkman equation for the flow part coupled with a local non-equilibrium dissolution model. A 3D numerical simulator has been developed to solve for the resulting PDEs using an operator splitting technique and high resolution TVD schemes. Results are shown for 2D and 3D configurations for both homogeneous and heterogeneous systems. The qualitative and quantitative features of the numerical results are discussed with respect to the published literature and compared to the experimental results. Experiments consist in injecting under-saturated salt water into a quasi 2D porous medium made of a thin layer af salt grains. Dissolution instability, channel development and wormhole propagation are recorded by making use of a video camera. Based on the 2D results, a first attempt is made at deriving a core-scale dissolution model based on cross-sectional averages. Several possibilities are explored including one-equation models, i.e., the core-scale medium incorporates the wormholes and the remaining porous matrix, and two-equation for which the wormholes are treated separately. Theoretical implications are discussed based on numerical experiments
Les traitements d'acidification sont généralement utilisés pour stimuler l'injection et/ou la productivité des puits dans les formations de carbonates. Cependant, de nombreux traitements ne produisent pas les résultats attendus en terme de gain de productivité à cause de la mauvaise modélisation autour du puits des mécanismes physiques intervenant durant le processus d'injection acide. La nature instable du phénomène de dissolution en milieu poreux entraîne la formation de canaux fortement conductifs appelés wormholes, qui sont difficiles à modéliser quantitativement. Un modèle de dissolution à l'échelle de Darcy est proposé comprenant une équation de Darcy-Brinkman pour la partie écoulement couplée avec un modèle de dissolution en non-équilibre local. Un simulateur numérique 3D a été développé pour résoudre ce système d'équations en utilisant une méthode de pas fractionnaire et des schémas TVD. Les résultats sont présentés sur des configurations 2D et 3D aussi bien pour des systèmes homogènes qu'hétérogènes. Les résultats numériques sont discutés d'un point de vue qualitatif et quantitatif par rapport à la littérature et comparés aux résultats expérimentaux. Les expériences ont été réalisées sur un massif de sel quasi 2D dans lequel on a injecté une solution d'eau salée sous-saturée. Les instabilités de dissolution, le développement des canaux et la propagation des wormholes ont été enregistrés à l'aide d'une caméra vidéo. En se basant sur les résultats 2D, la possibilité d'une description du phénomène à l'échelle de la section, c'est-à-dire en effectuant des moyennes sur des sections du domaine, a été explorée. Plusieurs approches sont utilisées, tels que les modèles à une équation, où le milieu considéré incorpore la physique du wormhole et la matrice poreuse environnante, et les modèles à deux équations pour lesquels les wormholes sont traités séparément. Les implications théoriques sont discutées en se basant sur les résultats numériques.
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Dates et versions

tel-00634112 , version 1 (20-10-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00634112 , version 1

Citer

Fabrice Golfier. Dissolution des roches carbonatées par injection d'acide. Energie électrique. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2001. Français. ⟨NNT : 2001INPT037H⟩. ⟨tel-00634112⟩
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