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Le choix des modèles thermodynamiques pour définir les différentes grandeurs thermodynamiques est très important pour la modélisation du sujet.

  • Définitions des composants:

Les fluides pétroliers contiennent de nombreux composants chimiques qui affectent leurs propriétés physiques et leurs comportements. Il est impossible de décrire un tel fluide en prenant en compte, de façon exhaustive l'ensemble des composants. Ainsi, pour simplifier la modélisation, les fluides seront décrits à l'aide de pseudos composants, qui sont des familles de composants. Ces familles regroupent les composants sur des critères de similarités de comportement tel que le nombre d'atomes de carbone ou la température d'ébullition. Elles se verront attribués des propriétés physiques « moyennes ».
Il existe deux modèles qui sont habituellement utilisés : le modèle « black oil » et le modèle compositionnel. On a choisit d'utiliser le modèle compositionnel qui permet de prendre en compte autant de pseudos composants que l'on souhaite.
La définition des ces pseudos composants est faite à l'aide d'un logiciel thermodynamique « Winprop »

Les coefficients ai et bi sont générés par « Winprop » mais comme expliqué précédemment, les valeurs données par le logiciel ne sont pas adaptés pour la modélisation. Ainsi, on a parti des valeurs expérimentales calculées pour l'huile à l'IMFT pour développer un modèle pour calculer la viscosité. Une régression exponentielle a permis, dans un premier temps, d'estimer les coefficients a et b pour l'huile. Comme l'huile est présenté par un mélange de pseudos composants de propriétés différentes, donc utiliser les mêmes coefficients ai et bi  pour chaque coupe ne permet pas de bien modéliser le phénomène. Ainsi, on a corrigé ces coefficients pour bien montrer le poids de chaque pseudo-composant sur la viscosité du mélange.

  
  • Equlibre de phases

Les calculs d'équilibres de phases se font grâce à des considérations thermodynamiques. Pour ce faire, il existe plusieurs approches qui ont le point commun de vouloir déterminer les coefficients d'équilibres de chaque espèce. Ces coefficients d'équilibre renseignent sur la proportion, en terme de moles, de la présence d'une espèce dans une phase en fonction d'une autre. Ils sont définit de cette façon :



Kigw = yi/wi

Kigo = yi/xi

Kiow = xi/wi

  
  • Densités

Pour les phases l'huile et eau les densités sont calculées suivant les lois suivantes:

1/w = ∑ wi/wi

1/o = ∑ xi/oi

  
  • Viscosités

La modélisation de la viscosité est une étape primordiale pour garantir des bons résultats. Le calcul de la viscosité n'est pas le même pour les différentes phases :
  • Phase d'huile : Le calcul de la viscosité est obtenu à l'aide d'une loi de mélange logarithmique :

Ln(0) = ∑ xi.ln(0i)

Avec,        0i = ai . exp(bi/T)

Les coefficients ai et bi sont générés par « Winprop » mais comme expliqué précédemment, les valeurs données par le logiciel ne sont pas adaptés pour la modélisation. Ainsi, on a parti des valeurs expérimentales calculées pour l'huile à l'IMFT pour développer un modèle pour calculer la viscosité. Une régression exponentielle a permis, dans un premier temps, d'estimer les coefficients a et b pour l'huile. Comme l'huile est présenté par un mélange de pseudos composants de propriétés différentes, donc utiliser les mêmes coefficients ai et bi  pour chaque coupe ne permet pas de bien modéliser le phénomène. Ainsi, on a corrigé ces coefficients pour bien montrer le poids de chaque pseudo-composant sur la viscosité du mélange.

 
  • Phase gaz :
La viscosité de la phase gaz est prise constante et égale à 0,01 cp.
  • Phase aqueuse (eau) :
La viscosité de l'eau est prise aussi constante et égale à 1 cp.
Modélisation
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  • Marouan.Nemri@ensiacet.fr
  • Tatiana.Pirozhkova@enseeiht.fr
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  • Legendre@imft.fr
  
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03. Modèles thermodynamiques
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