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Géosciences

Des images pour comprendre l’écoulement de pore en pore

La compréhension et la modélisation des écoulements multiphasiques en milieu poreux sont d’une grande importance pour répondre à des problématiques aussi variées que la récupération assistée des hydrocarbures, le stockage géologique du CO2 ou encore la réhabilitation des sols.

Afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu à l’échelle du pore, IFPEN a développé un laboratoire numérique : celui-ci couple l’acquisition et le traitement d’images 3D avec de la simulation, afin d’accéder aux propriétés pétrophysiques recherchées.

Les images 3D d’échantillons du milieu poreux sont d’abord acquises par micro-tomographie X de laboratoire. Ces images sont ensuite traitées et analysées pour extraire les propriétés topologiques du milieu poreux.

Ces techniques d’imagerie autorisent aussi une visualisation directe des fluides en place au sein d’un réseau de pores. 

Des expériences réalisées au SLS (Swiss Light Source de l’Institut Paul Scherrer) ont permis de suivre en temps réel les déplacements de deux fluides non miscibles au sein d’un milieu poreux, avec une résolution temporelle de l’ordre de la seconde(1). On a ainsi pu analyser les mécanismes qui gouvernent l’écoulement à l’échelle du pore, comme la disjonction capillaire, responsable du piégeage de la phase non mouillante (huile ou gaz), ou encore observer la dynamique d’apparition des ganglions, phénomène préjudiciable au bon déroulement de la récupération assistée(2).

Une fois injectées dans un simulateur numérique, les données issues des images permettent de reproduire l'écoulement diphasique dans l'espace poreux de la roche et d’en déduire la distribution spatiale des phases fluides ainsi que les propriétés du milieu, à une échelle macroscopique :

  • pression capillaire,
  • perméabilité absolue ou relative,
  • courbe de désaturation capillaire,
  • etc.

Moyennant un changement d’échelle adéquat, ces modèles permettront à terme d’alimenter les simulateurs de réservoirs pétroliers avec des données pétrophysiques jusque-là très coûteuses à obtenir, voire inaccessibles par les méthodes de mesures standard.

 

Contact scientifique :  souhail.youssef@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 22 - Septembre 2015

Publications

  • (1) S. Youssef, E. Rosenberg, E. Deschamps, R. Oughanem, E. Maire, R. Mokso. SCA 2014 Conference.
  • (2) R. Oughanem, S. Youssef, D. Bauer, Y. Peysson, E. Maire, O. Vizika, A Multi-Scale Investigation of Pore Structure Impact on the Mobilization of Trapped Oil by Surfactant Injection, TIPM, 2015, 109:673–692.
    >> DOI: 10.1007/s11242-015-0542-5

 

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