Présentation générale
L’équipe étudie les écoulements di- et tri-phasiques à plusieurs composants chimiques en milieux poreux. Les phénomènes majeurs rencontrés sont : (i) la dissolution des composants contrôlée par la thermodynamique, (ii) les transitions de phase, (iii) les effets capillaires et de surface. Nous développons des modèles, analytiques et numériques de ces phénomènes. Les applications visées sont le génie pétrolier, le stockage souterrain de gaz, la lixiviation in-situ, l’exploitation des énergies non-conventionnelles, la géothermie et le stockage des déchets radioactifs.
Travaux actuels
Modélisation des écoulements multiphasiques à l’échelle des pores ou des systèmes de pores
Les écoulements di- ou tri-phasiques de fluide en milieu poreux nécessitent de prendre en compte de nombreux phénomènes apparaissant à l’échelle des pores comme la présence d’interfaces entre les phases et l’existence de réactions chimiques entre les composants.
Dans l’un des modèles développés nous appliquons la méthode de l’interface diffuse qui permet de gérer de façon uniforme la dynamique des interfaces et nous analysons comment celle-ci influence l’écoulement des fluides à des échelles macroscopiques. Nous comparons les résultats obtenus avec des modèles macroscopiques qui simulent directement l’évolution des ménisques dans le milieu.
Ressources non conventionnelles d’énergie : production du méthane de charbon
Le méthane des mines de charbon est une source d’énergie non conventionnelle. La récupération assistée de gaz de charbon par injection de dioxyde de carbone (CO2) permet de coupler l’exploitation d’une ressource gazière avec une procédure écologiquement durable de séquestration de CO2. Nous développons une modélisation mathématique et numérique de ce procédé en tenant compte de l’ensemble des phénomènes couplés de transport et de poromécanique, qui se produisent à des échelles de longueur différentes : de l’échelle des nanopores à échelle du réservoir.
Stabilité d’écoulements diphasiques eau-huile en milieu poreux étudiée par IRM
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’une des méthodes les plus modernes et les plus riches en information pour l’étude des matériaux opaques ou non-transparents comme les milieux poreux, et notamment ceux qui constituent les réservoirs souterrains. L’équipe «IRM pour l’ingénierie » du LEMTA est reconnu nationalement pour ses techniques de résonance magnétique nucléaire appliquées aux milieux poreux et structurés. Nous étudions des écoulements diphasiques en milieu poreux sous l’effet simultané des forces de gravité, de viscosité et de tension superficielle avec pour objectif d’obtenir les paramètres dynamiques de ces processus par la voie expérimentale en utilisant la technique d’IRM et aussi d’effectuer la modélisation numérique à l’échelle des pores.
Applications industrielles et sociétales
- Récupération assistée du pétrole (Collaboration avec Total, Schlumberger)
- Lessivage in-situ des métaux (Collaboration avec KazNU, Katko)
- Production de méthane de houille (Collaboration avec KBTU, GéoRessources)
- Prévention de la pollution des aquifères (Collaboration avec BRGM)
Contacts
- Irina Panfilova, irina.panfilova@univ-lorraine.fr
- Antonio Pereira, antonio.pereira@univ-lorraine.fr