Dispersion du traceur passif à saturation en huile résiduelle

La séquence expérimentale est identique à celle qui concerne l’étude de la dispersion du traceur passif dans le cas monophasique en milieu poreux à la différence que l’échantillon est monté dans la cellule avec une saturation en huile résiduelle (il s’agit de l’échantillon D). La saumure est donc formulée à partir d’un mélange de NaCl 5g/l et de KI de concentration 20 ppm. La solution doit donc être injectée à des débits correspondant à des nombres capillaires inférieurs au capillaire critique. On évite de manière générale d’injecter les fluides à très bas débit pour éviter des temps d’expérience trop longs qui posent des problèmes de stabilité dans le temps (variation de température, dérive de la backpressure, ...). Sur la Figure 60, on montre qu’en sélectionnant des débits d’injection de 10, 20, 50 et 100 ml/h, on est bien en deçà du nombre capillaire critique obtenu sur la CDC. En se plaçant à ces débits d’injection, nous étudierons donc la dispersion du traceur passif à saturation en huile résiduelle sans déplacement d’huile.

98 Figure 60 – Nombres capillaires pour l’injection de la formulation traceur passif sans

déplacement d’huile reportés sur la CDC

On injecte deux volumes de pore de la formulation traceur passif aux différents débits d’injection non dépiégeants puis deux volumes de pore de saumure NaCl 5g/l seule, on obtient les courbes de percées de la Figure 61.

Figure 61 – Courbe de percée du KI à saturation en huile résiduelle de 0,28 à différents débits d’injection

99 La courbe de percée a même allure que dans le cas monophasique et les courbes pour les différents débits sont bien superposées, on est une fois de plus dans le régime de dispersion hydrodynamique où la dispersion est proportionnelle au débit. On observe que la concentration adimensionnée ne vaut plus 0,5 lorsqu’un volume de pore est injecté mais lorsqu’un volume de pore, moins la saturation en huile résiduelle, est injecté. La courbe de percée croise la droite C/C0=0,5 pour un volume de pore injecté de 0.72 correspondant au volume de pore moins la saturation en huile résiduelle.

Un point expérimental important réside dans le fait qu’il est impératif que le débit dans le milieu poreux soit à t=0 le débit que l’on instaure via la pompe d’injection (c’est-à-dire que la différence de pression entre l’amont et l’aval de la cellule soit à l’équilibre à t=0). C’est après quelques problèmes de répétabilité sur nos expériences que nous avons modifié le protocole expérimental. Nous avons opté pour un déclenchement de la pompe avant injection dans le milieu afin de la laisser se placer en régime permanent. On observe la montée en pression en laissant fermé la vanne d’accès à l’échantillon, vanne que l’on ouvre à t=0 lorsque la pression correspondant au débit injecté (déduite d’après la perméabilité absolue) est atteinte. Nous trouvons à l’aide des courbes de percée du traceur passif une saturation en huile résiduelle de 0,28 alors que celle déterminée initialement était de 0,31.

En plaçant sur une même graphique les résultats expérimentaux et la solution de l’équation de convection/dispersion, on obtient qu’à saturation en huile résiduelle, le nombre de Peclet est plus faible, il vaut ici 𝑃𝑒_hF3 = 30. Avec une saturation en huile dans le milieu, la dispersion augmente.

Nous avons réalisé des injections de traceur pour différentes saturations en huile dans l’échantillon.

Pour cela, on chasse une partie de l’huile par balayage au tensioactif (voir chapitre 5) Afin de dépiéger l’huile, on sélectionne des débits d’injection de la formulation à des valeurs de 200, 300 et 400 ml/h. Les saturations ainsi engendrées par chaque injection selon la CDC sont reportées sur la Figure 62. Les saturations sont mesurées expérimentalement à l’aide du montage explicité dans le prochain chapitre. On rappelle que le nombre capillaire est défini comme étant le ratio entre les contraintes visqueuses et capillaires et que la tension interfaciale de la formulation tensioactive NaCl 5 g/l + SDBS 1 g/l vaut 0,45 mN/m et que le ratio de viscosité 𝜇_F 𝜇_G = 1,32.

100 Figure 62 – Prédiction du dépiégeage de l’huile à partir de la CDC par injection de la

formulation EOR

A chaque palier, on réalise un test d’injection de traceur passif à un débit de 50 ml/h suivi de l’injection de 2,5 VP de formulation traceur puis de 2,5 VP de saumure. On obtient les trois courbes de percée suivantes superposées avec la courbe de percée obtenue préalablement où l’on observe la dispersion à 𝑃𝑒_hF3 sur la Figure 63.

Figure 63 – Dispersion de la formulation traceur passif à différents niveaux de saturation, on superpose les résultats expérimentaux à la solution analytique de Perkins et Johnston. Pour la saturation en huile résiduelle, 𝑃𝑒_hF3 = 30. Pour une saturation en huile de 0,03, 𝑃𝑒 = 40

101 On observe un décalage successif des courbes de percées où l’on retrouve approximativement la valeur de la saturation en huile pour chaque palier de désaturation. On observe bien une augmentation de la valeur du nombre de Peclet lorsque la saturation en huile diminue, traduisant une diminution relative du phénomène de dispersion par rapport à la convection.

Figure 64 – Evolution du nombre de Peclet et de la dispersivité du milieu en fonction de la saturation en huile. Le nombre de Peclet est déterminé à partir de la superposition des courbes

expérimentales de percée et le modèle analytique de Perkins et Johnston.

La présence d’huile à ces niveaux de saturation est caractéristique de la présence de ganglions dans les pores du milieu poreux naturel participant à une augmentation de l’hétérogénéité du milieu. La dispersivité caractérisant l’hétérogénéité d’un milieu poreux, on observe bien que celle-ci augmente lorsque le milieu devient plus hétérogène.

Ce résultat est primordial pour étudier correctement le transport des molécules tensioactives dans le milieu poreux à saturation en huile résiduelle puisque ces dernières, en plus d’être dispersées comme un traceur, sont adsorbées, comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent.