Oil & Gas Science and Technology (Nov 2006)
Écoulement polyphasique dans un milieu poreux stratifié. Résultats expérimentaux et interprétation par la méthode de prise de moyenne à grande échelle Multiphase Flow in Stratified Porous Media Experimental Results and Interpretation by the Large-Scale Averaging Method
Abstract
Nous abordons l'étude des écoulements polyphasiques en milieu poreux hétérogène d'un point de vue théorique (méthodologie de la prise de moyenne à grande échelle) et expérimental. Dans une première partie nous présentons la méthodologie permettant d'obtenir les équations à grande échelle. Le point de départ de l'étude est les équations locales, analogues aux équations de Darcy généralisées obtenues par prise de moyenne des équations de Stokes à l'échelle du pore. La prise de moyenne à grande échelle de ces équations permet d'écrire un système d'équations où les coefficients de transport équivalents sont calculés à partir des données locales, par la résolution d'un problème de fermeture explicité dans le cas quasi-statique (effets capillaires dominants). La seconde partie de notre travail concerne l'étude expérimentale d'un écoulement eau-huile dans un milieu poreux stratifié constitué de deux régions de caractéristiques physiques différentes. Les champs de saturation bidimensionnels sont mesurés tout au long de l'imbibition par absorption d'un rayonnement gamma. Les résultats expérimentaux, évolution de la fraction volumique moyenne par section en fonction du temps, sont comparés aux résultats d'une simulation numérique des équations de transport où les coefficients utilisés ont été déterminés par la méthode de prise de moyenne à grande échelle. Two-phase flow in heterogeneous porous media is studied from a theoretical point of view (the large-scale averaging method) and experimentally. In the first part, we present the methodology leading to the large-scale equations. The starting point of the study is the local equation, analogous to the generalized Darcy's law obtained by averaging the Stokes equation at the pore level. The large-scale averaging of these equations leads to a system where the equivalent transport coefficients are computed from the local data by solving a closure problem explained in the quasi-static case (capillary effects dominants). The second part of our work deals with the experimental study of the waterflooding of a stratified porous medium made of two regions with different physical characteristics. During the imbibition process the two-dimensional saturation fields were measured by absorption of a gamma-ray. The experimental results, evolution of the volume fraction in a section as a function of time, are compared to the results obtained by numerical simulation of the transport equations where the coefficients were calculated by the large-scale averaging method.