Applications Rheology of Foam Iin Porous Media At the Limiting Capillary Pressure Rhéologie des mousses en milieux poreux à la pression capillaire finale

Abstract

Recent research suggests that, for some strongfoams, foam texture, which controls foam rheology, is in turn closely controlled by capillary pressure pc. In particular, at steady state these foams flow under conditions in which pc is nearly constant at the limiting capillary pressurepc*, water saturation and water relative permeability are virtually invariant, and the pressure gradient is proportional to water flow rate and independent of gas flow rate. This report examines some implications of these statements for cases of steady foam flow. In steady, 1D radial flow without phase change, this hypothesis implies that foam behaves as a Newtonian fluid, even though foam rheology at constant texture is strongly non-Newtonian. In a steamflood, however, evaporation of water as pressure declines in flow from an injection well could make foam appear to be shear-thickening. Complete plugging cannot occur at steady-state in a foam at pc*. Temporary plugging is possible, however, with the duration of plugging governed by the rate of water transport and rise of capillary pressure. The capillary end effect can strongly affect coreflood results at low pressure gradient. Diversion between layers differing in permeability depends on contact between the layers. If two layers are separated by an impermeable barrier, then limited data on the effect of permeability on pc* suggests there is diversion of flow into the low-permeability layer. However, if the layers are in capillary equilibrium, the difference in pc* between layers can mean virtually complete flow diversion into the high-permeability layer. Des recherches récentes laissent entendre que, pour certaines mousses fortes , la texture de la mousse, dont dépend son comportement rhéologique, est à son tour étroitement liée à la pression capillaire pc. En particulier, en régime permanent, l'écoulement de ces mousses se fait dans des conditions de pc presque constante à la pression capillaire finalepc*, de saturation en eau et de perméabilité relative de l'eau virtuellement sans variations, et de gradient de pression proportionnel au débit d'eau et indépendant du débit de gaz. Ce rapport étudie certaines implications de ces constatations pour des flux de mousse en régime permanent. Dans le cas d'un régime permanent radial 1D sans changement de phase, cette hypothèse implique que la mousse se comporte comme un fluide newtonien, même si la rhéologie de la mousse à texture constante est fortement non-newtonienne. En cas de déplacement à la vapeur d'eau, cependant, l'évaporation de l'eau quand la pression décroît dans le flux provenant d'un puits d'injection pourrait donner l'impression que la mousse subit un rhéoépaississement. Le colmatage complet ne peut survenir à régime permanent avec une mousse sous pc*. Mais une obturation temporaire est possible, la durée de cette obturation dépendant du débit de déplacement de l'eau et de l'élévation de la pression capillaire. L'effet capillaire final peut influer fortement sur les résultats de l'injection des carottes à faible gradient de pression. La déviation entre des couches de perméabilité différente dépend du contact entre les couches. Si deux couches sont séparées par une barrière imperméable, les données limitées dont on dispose sur les effets de la perméabilité sur la pc* suggèrent une déviation du flux vers la couche à faible perméabilité. Toutefois, si les couches sont en équilibre capillaire, la différence de pc* entre deux couches peut virtuellement entraîner une déviation totale du flux vers la couche à haute perméabilité.