Expériences en présence d’additifs : polymère ou particules solides

concentration fixe de 3,2×CMC de saponine et une concentration en xanthane variant

entre 0 et 500 ppm. L’intervalle de concentration en xanthane a été choisi grâce aux

résultats de la littérature (Pu et al., 2017; Zhong et al., 2013; Martel et al., 1998).

Au préalable, cinq solutions de xanthane sont préparées avec de l’eau du robinet à des

concentrations allant de 100 à 500 ppm. Pour chacune des solutions, la viscosité

dynamique µ est mesurée à 20,0°C ± 0,1°C pour des taux de cisaillement variant entre 1

et 1000 s

-1

à l’aide d’un rhéomètre à contrainte imposée ; Kinexus rheometer (Malvern

Instruments, Royaume-Uni). Les valeurs de viscosité à un taux de cisaillement de 12,5 s

-1

correspondant au plateau Newtonien sont utilisées pour interpréter les résultats.

Pour les expériences en présence d’huile, deux solutions à 200 et 500 ppm de xanthane

et Cs = 3,2×CMC de saponine sont préparées et co-injectées avec le gaz dans la colonne à

saturation résiduelle en huile. Les concentrations ont été choisies afin d’avoir le même

intervalle de concentrations qu’en l’absence d’huile.

Lors des expériences en présence de particules, l’intervalle de concentration vient des

résultats de la littérature, pour lesquels les concentrations utilisées sont au maximum de

1%wt (Binks et al., 2007; Lv et al., 2017). En utilisant la même procédure expérimentale

que ci-dessus (section 2.4.6), les expériences sont réalisées en l’absence puis en présence

d’huile.

2.5. Analyse type des résultats obtenus

Lors des expériences en colonne, le tracé de la courbe de la masse de liquide en sortie

en fonction du temps permet d’obtenir le débit total d’injection à pression atmosphérique,

ainsi que le débit de liquide réellement injecté. En effet, durant la co-injection et avant la

percée, la mousse déplace la phase aqueuse présente dans le milieu poreux. En

considérant que la densité de la solution de tensioactif est égale à celle de l’eau, la masse

en sortie donne le volume de solution produit. Le volume extrait est égal au volume de

solution déplacée, lui-même égal au volume de mousse entrée. La variation du volume de

mousse en fonction du temps permet donc d’accéder au débit total Q

tot

de co-injection.

93

Après la percée, le fluide présent dans la colonne est de la mousse, donc le volume

déplacé est celui de la mousse. Or, sans mesure de la quantité de gaz sortie, seul le volume

de la phase aqueuse peut être connu, grâce à la mesure de la masse en sortie. Celle-ci

permet néanmoins de connaître le débit de liquide injecté Q

liq

. Par différence entre le débit

total obtenu avant la percée, et le débit de liquide obtenu après la percée, le débit de gaz

injecté Q

gaz

est déduit.

Dans l’exemple de la Figure 3-8, une mousse à Cs = 5×CMC est injectée. Dans la première

partie de la courbe avant la percée, un balayage homogène du milieu par la mousse est

observé, qui peut être assimilé à un déplacement piston. La phase en sortie est alors la

phase liquide seule. La pente observée est égale au débit total, ici Q

tot

= 6,40 mL.min

-1

.

Après la percée, de la mousse sort de la colonne. On observe juste après la percée une très

faible variation de la masse liquide en sortie, qui correspond probablement à un

réarrangement de la mousse dans la colonne. Puis, le débit liquide en sortie se stabilise,

et la pente est alors égale au débit de la phase aqueuse, donnant Q

liq

= 0,76 mL.min

-1

. La

différence entre ces deux débits donne la valeur du débit de gaz, soit Q

gaz

= 6,40-0,76 soit

5,64 mL.min

-1

.

Le suivi de la masse de phase aqueuse en sortie a aussi pour intérêt de vérifier la fiabilité

des appareils utilisés, et de calculer la saturation moyenne en eau dans le milieu à

n’importe quel moment de l’expérience grâce à la relation ( 2.29 ).

y = 6,396x + 0,135 R² = 1,000 y = 0,755x + 145,432 R² = 1,000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 50 100 150 200 250 300 m^liqu ide e n sor ti e (g ) Temps(min)

Figure 3-18: Graphique standard donnant la masse de liquide en sortie en fonction du temps. Résultats obtenus ici avec une mousse à Cs = 5×CMC de saponine

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La masse de liquide sortie de la colonne et le débit total d’injection permettent de

calculer la saturation moyenne dans la colonne à tout instant. La courbe de saturation en

eau en fonction du nombre de volumes de pores injectés est présentée dans la Figure 3-9.

On observe que lors de l’injection, S

w

diminue de manière linéaire jusqu’à la percée, ce

qui est assimilé au déplacement piston de la mousse. Puis, après la percée, une période de

réarrangement de la mousse est observée, à la suite de laquelle la saturation se stabilise.

Le volume de mousse entrée dans le milieu poreux est égal au volume de mousse en sortie.

Outre la masse de la phase aqueuse recueillie, le gradient de pression est également

mesuré aux extrémités de la colonne, permettant de calculer le RF en fonction du temps.

Pour une mousse à Cs = 5×CMC, la courbe de RF en fonction du nombre de volumes de

pores injecté est présentée dans la Figure 3-10.

Le RF augmente régulièrement jusqu’à atteindre la percée. Cette augmentation

régulière de RF correspond à l’effet piston : au fur et à mesure que la phase aqueuse est

remplacée par la mousse, la pression augmente proportionnellement. Après la percée, la

pression se stabilise, le volume de mousse ne changeant plus. De nombreuses fluctuations

sont toutefois relevées, qui correspondent à la sortie irrégulière de bulles de mousse de

la colonne.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 2 4 6 8 S^w [-] VP[-]

Figure 3-19: Exemple de graphique obtenu de la saturation moyenne en fonction du nombre de volumes de pores. Résultats obtenus ici avec une mousse à Cs = 5×CMC

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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 RF [-] VP[-]

Figure 3-20: Courbe de RF en fonction du nombre de volumes de pore obtenue pour une mousse à Cs = 5×CMC. Les points gris représentent les valeurs expérimentales obtenues, et la ligne noire

96

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