Transports multiphasiques en réservoirs

Présentation générale

Les thématiques de recherche multidisciplinaires du groupe portent sur les écoulements en milieux poreux. Nous développons des modèles conceptuels, analytiques et numériques, de phénomènes physiques. Nous nous intéressons également aux applications en génie pétrolier et en hydrologie. Nos thématiques spécifiques sont décrites ci-dessous.

Ecoulements compositionnels multiphasiques

Des méthodes asymptotiques permettant une séparation de la thermodynamique et de l'hydrodynamique ont été développées. Elles conduisent à des solutions semi-analytiques efficaces et permettent l'utilisation d'une méthode analytique de suivi de chocs, dans le cas de solutions non continues (déplacement d'un fluide par un autre). (Collaboration avec Imperial College et l'Académie des Sciences de Russie).

Interfaces mobiles de transition de phase

Dans le cas d'interfaces entre un fluide monophasique et un continuum à deux phases, deux nouveaux modèles conceptuels utilisant des saturations négatives et la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été développés. Ceci conduit à une théorie hydrodynamique avec fermeture autorisant la simulation numérique directe. Les modèles canoniques correspondants sont des équations aux dérivées partielles, à non-linéarités discontinues, qui peuvent dégénérer à l'intérieur d'un intervalle d'amplitude finie. (Collaboration avec des groupes de mathematiciens de Lyon, Pau et de l'INRIA, et la compagnie ANDRA).

Ondes non-linéaires dans les réservoirs gaziers et les stockages

Nous étudions les régimes oscillants ainsi que d'autres régimes d'ondes non-linéaires apparaissant dans des stockages souterrains de H2, CO2 et méthane et résultant de réactions chimiques catalysées par une activité microbienne. Un autre type de régime oscillant apparaissant dans les fluides gaz/condensats rétrogrades correspond à une alternance entre condensation capillaire, coalescence liquide et évaporation des agrégats. Les modèles de ces différents processus sont les mêmes et sont des extensions du modèle de Volterra ou des équations intégro-différentielles, ou aux dérivées partielles avec retard (Collaboration avec Schlumberger et Total).

Effets de mémoire en milieux hétérogènes et homogénéisation

Les milieux à double porosité et fracturés, qui présentent des effets de mémoire à l'échelle macroscopique, sont étudiés. Les modèles analytiques de base correspondent à des équations intégro-différentielles à noyau abélien. Un nouveau modèle-limite, à mémoire longue, a été établi pour des milieux autosimilaires multi-échelles, Des méthodes d'homogénéisation asymptotiques spécifiques sont en cours de développement, pour des milieux très hétérogènes et multi-échelles. Un modèle non-linéaire à courte mémoire est développé pour des écoulements diphasiques dans des milieux à double porosité (Collaboration avec Schlumberger).

Applications

  • Ecoulement diphasique hydrogène/eau en stockage souterrain de déchets radio-actifs (GDR Momas).
  • Thermo-diffusion en champ gravitaire en réservoirs huile/gaz (collaboration avec Total).
  • Modélisation de procédés de récupération assistée du pétrole (collaboration avec Total)
  • Micromécanique d'écoulement diphasique en réseaux poreux (plusieurs projets industriels).
  • Déplacement du gaz d'un réservoir gazier par un aquifère (collaboration avec Total).
  • Modellisation d'écoulements multicompositionnels triphasiques en puits pétrolier (Collaboration avec Schlumberger)

Contact

Mikhail Panfilov, mikhail.panfilov AT ensem.inpl-nancy.fr