But de l'étude

Le milieu pétrolier offre de très nombreux exemples d'écoulements multiphasiques. Dans un gisement pétrolier, se trouvent généralement au moins deux phases : de l'huile sous forme liquide et de l'huile sous forme gazeuse. D'autres phases peuvent venir s'ajouter comme des phases solides ou de l'eau. L'huile liquide et la gaz, seules phases retenues dans cette étude, s'écoulent ensuite ensemble dans une même canalisation afin d'être extraits. L'écoulement dans un pipeline de production sera donc essentiellement diphasique.

L'huile liquide et le gaz seront ensuite dissociés au niveau d'un séparateur. Pour un pétrolier, il est intéressant de prédire le débit d'huile à tout moment en sortie de séparateur. Il connaît alors sa production journalière. Les débits de sortie sont déterminés à partir des vitesses et des proportions de chaque phase. La mécanique des fluides permet d'avoir accès aux vitesses tandis que la thermodynamique donne pression et température, facteurs déterminants pour le taux de présence de chaque phase.

L'étude d'un écoulement diphasique dans un pipeline se trouve complexifiée par l'apparition de certains régimes d'écoulement comme le slug. Le régime slug est caractérisé par la succession de bouchons de liquide suivis de bulles de gaz. Ce motif de régime diphasique est intermittent et peut sous certaines conditions déstabiliser complètement l'écoulement. La production pétrolière se trouve dès lors très perturbée. Le régime slug n'a pas encore été décrit dans son intégralité par la communauté scientifique.

Cette méconnaissance s'illustre dans les résultats expérimentaux de TOTAL qui n'ont pas pu être retrouvés et expliqués correctement à partir de simulations, faites à posteriori, sous OLGA. OLGA est un logiciel 1D spécifique au génie pétrolier pour le calcul d'écoulements en conduite. Le but de la présente étude est de reprendre ces simulations, en introduisant de nouveaux concepts, afin de mieux représenter la réalité. Une meilleure compréhension des phénomènes pourrait aboutir à dessolutions pour éviter ou ,au moins, mieux prévenir les régimes instables.




Plan de l'étude

  1.  La théorie des écoulements diphasiques
    1.  les équations de conservation en diphasique
      1.  vitesses superficielles
      2.  régimes d'écoulements
      3.  mise en équation
      4.  fermeture des équations
    2.  le régime stratifié
      1.  description
      2.  propriétés géométriques
    3.  le régime à poches et bouchons
      1.  description
      2.  vitesse des poches en tube sans écoulement
      3.  vitesse des poches en tube avec écoulement

  2.  Positionnement de l'étude
    1.  les travaux de TOTAL
      1.  dispositif expérimental
      2.  logiciel OLGA
      3.  simulation numérique
    2.  l'approche de cette étude
      1.  géométrie simplifiée
      2.  choix des conditions limites
      3.  analyse des résultats en régime stationnaire

  3.  Étude approfondie du pipeline
    1.  détermination des caractéristiques du pipeline
      1.  réponse à un échelon
      2.  analyse temporelle
      3.  analyse fréquentielle
      4.  réponse à une harmonique
    2.  influence d'un puits en tête de pipeline
      1.  réponse à un échelon
      2.  étude paramétrique sur la profondeur et le volume
      3.  méthode inverse



L'équipe

Élèves :

  •  Alienor d'Hueppe
  •  Pierre Malzard
  •  Marcelo Tadeu Rosario

Encadrants :

  •  J.Fabre
  •  D. Legendre