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Géosciences

La cinétique des dépôts colloïdaux en milieux poreux

Les fluides colloïdaux sont très fréquents dans les systèmes naturels et industriels. Ils sont notamment présents à différents stades du système pétrolier. Générés in situ, ou introduits pour les besoins de la production, ils induisent d’importantes réductions de perméabilité et altèrent les propriétés d’écoulement des fluides. La maîtrise du comportement de ces systèmes en milieux poreux est donc un enjeu majeur pour l’industrie pétrolière et fait partie intégrante de la récupération assistée (IOR ou Improved Oil Recovery).

Lahcen Nabzar

Lahcen Nabzar
Expert
Direction Ingénierie de réservoir
lahcen.nabzar@ifpen.fr

La démarche adoptée par IFPEN repose sur l’approche dite “colloïdale”, associée à l’analyse adimensionnelle. Cette démarche a permis d’identifier les régimes de dépôt et d’en établir des lois cinétiques de type lois d’échelle avec des exposants universels et indépendants du système, car dictés par le caractère colloïdal commun aux colloïdes. Ainsi, en régime de convection/diffusion, le dépôt a lieu au sein de la couche de diffusion δ D selon une réaction d’ordre 1 de constante k.

La loi cinétique du dépôt s’écrit alors :

Avec deux nombres adimensionnels :

D a : Damkohler (réaction/diffusion) et
P eg : Peclet grain (convection/diffusion)
avec Γ : densité du dépôt (mg/m 2),
U : vitesse du fluide,
dg : taille des grains
et D∞ : coefficient de diffusion.

On distingue deux régimes limites :

La figure illustre la validité de cette loi pour les solides et les émulsions en régime DLD (s~0,66).

Ainsi, cette approche colloïdale associée à l’analyse adimensionnelle, permet l’élaboration d’une vision unifiée utilisant des nombres adimensionnels pour modéliser la cinétique du dépôt des colloïdes en milieux poreux.

Cinétique de dépôt pour différents colloïdes.

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