Expérience de « Surfactant Alternating Gas »

Dans l’expérience de co-injection dont la phase liquide a préalablement été colorée, le

déplacement de la phase gazeuse est suivi au travers du front observé. Cependant, il est

possible que le déplacement de la phase liquide ait un impact sur le déplacement de la

phase gazeuse. Ainsi, afin de caractériser cela, une expérience de « Surfactant Alternating

Gas » (SAG) est réalisée. Pour cela, le milieu poreux est saturé en tensioactif avec une

solution à Cs = 10×CMC, puis du gaz seul est injecté à un débit total Q

tot

= 24,8 mL.min

-1

,

soit le débit total de mousse pour l’expérience de co-injection. Des clichés pris toutes les

minutes permettent de suivre le déplacement de la phase gazeuse.

3.4.5. Expériences en présence d’huile

Afin de se rapprocher des conditions de terrain, des expériences sont réalisées en

présence d’une zone à saturation résiduelle en huile imitant l’interphase entre l’aquifère

et une infiltration d’huile. De la mousse est alors injectée via les deux entrées inférieures

(a et b) de coordonnées (0, 5) et (0, 15) qui correspondent à la zone saturée en eau. Le but

est ici de former une mousse forte avant qu’elle n’entre en contact avec l’huile. L’étude de

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l’interaction de la mousse avec la zone à saturation résiduelle en huile sera ensuite

entreprise.

Ainsi, le pilote est rempli aux 2/3 de sable saturé en eau selon la procédure décrite

précédemment. Puis, le remplissage du dernier tiers se fait en remplaçant l’eau par l’huile

afin d’obtenir une zone saturée en huile. Pour cela, la procédure est la suivante : l’huile et

le sable sont introduits petit à petit dans le pilote tout en tapotant celui-ci, ce qui permet

d’obtenir une couche mouillée et saturée en huile. Une épaisseur d’environ 1,5 cm d’argile

mouillée à l’huile est ensuite ajoutée afin d’assurer l’étanchéité du milieu, et le pilote est

ensuite refermé. De l’eau est ensuite introduite par l’entrée supérieure (c) en n’ouvrant

que la sortie supérieure (l). L’injection continue jusqu’à absence d’huile en sortie, qui

indique que la saturation résiduelle en huile est atteinte. Le milieu est ensuite saturé en

tensioactifs en injectant 3,3 VP de solution de tensioactif.

La première co-injection est effectuée avec une mousse à Cs = 10×CMC. Puis, dans une

seconde expérience, la concentration en tensioactif est diminuée à Cs = 3,2×CMC afin de

comprendre l’impact de la concentration en tensioactif sur la force de la mousse en

présence d’huile. Toujours dans une autre expérience, des particules de silice sont ensuite

ajoutées à une mousse à Cs = 10×CMC pour observer leur impact sur la force de la mousse

en deux dimensions en présence d’huile.

Grâce aux clichés pris durant l’expérience, la vitesse moyenne du front de mousse est

calculée toutes les deux minutes sur six hauteurs différentes (0, 5, 15, et 20, 25, 28,5). La

moyenne des vitesses est ensuite calculée pour chacune des deux zones (zone à saturation

résiduelle en huile et zone saturée en eau) et le rapport des vitesses permet de calculer le

facteur Vr :

inf _ sup _ couche couche v v Vr 

^{( 3.5 )}

avec v

couche_sup

et v

couche_inf

respectivement les vitesses moyennes dans la couche

supérieure contenant de l’huile, et dans la couche inférieure.

Les valeurs de S

w

et de RF

p

sont calculées et permettent de comparer l’efficacité de

balayage et la force de la mousse pour les différentes expériences réalisées en pilote 2D.

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3.5. Analyse type des résultats obtenus

Lors des expériences en pilote 2D, le tracé de la courbe de la masse de liquide en sortie

en fonction du temps permet d’obtenir les débits totaux et débits de liquide réellement

injectés. Cela permet ainsi de vérifier la fiabilité des appareils utilisés, et de la même

manière que pour les expériences en colonne, de calculer la saturation moyenne en eau

dans le milieu à n’importe quel moment de l’expérience.

Dans l’exemple présenté (Figure 3-12), la pente du premier segment de droite obtenue

est égale à 24,51 mL.min

-1

, ce qui correspond à Q

tot

. La pente du second segment de droite

est égale au débit de gaz, soit Q

liq

= 3,13 mL.min

-1

, et on en déduit que Q

gaz

= 21,38 mL.min

-1

, ce qui correspond bien aux conditions initialement imposées.

Les débits réels injectés permettent l’obtention de la courbe de saturation moyenne en

eau dans le pilote en fonction du nombre de volumes de pores injectés (Figure 3-13).

y = 24,506x - 1,1393 R² = 1 y = 3,1263x + 780 R² = 0,9994 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 50 100 150 200 250 300 350 m^liqu ide e n sor ti e (g ) Temps (min)

Figure 3-22: Exemple de courbe de masse de liquide obtenue en sortie en fonction du temps. Courbe obtenue ici avec une formulation de mousse à Cs = 10×CMC

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Outre les masses de liquide mesurées en sortie, les clichés pris toutes les minutes

permettent d’analyser l’avancée du front de mousse et de le visualiser à différents

instants. Pour cela, pour chaque photographie, l’abscisse du front est mesurée par analyse

d’image grâce aux nombres de pixels séparant le front et la paroi. Ceci est réalisé pour les

hauteurs y = 0, 5, 15, 25 et 28 en l’absence d’huile ainsi que y = 20 en présence d’huile.

Lorsque nécessaire, un point supplémentaire est ajouté afin que les courbes

correspondent mieux aux photographies.

Par ailleurs, les clichés permettent également de calculer la vitesse instantanée du

front ; l’écart de ses abscisses sur deux clichés successifs permettant de calculer sa vitesse

instantanée.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 1 2 3 4 S^w [-] VP[-]

Figure 3-23: Exemple de courbe de saturation obtenue en fonction du nombre de volumes de pores injectés. Courbe obtenue ici avec une formulation de mousse à Cs = 10×CMC

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Chapitre 4

Dans le document Mousses renforcées en polymère ou particules : application à la remédiation des sols pollués (Page 123-127)