Experimental study of mobility control by foams : potential of a FAWAG process in pre-salt reservoir conditions
Etude expérimentale du contrôle de la mobilité par les mousses : potentiel d'un procédé FAWAG dans des conditions de réservoir pré-sel
Résumé
This thesis aimed at advancing our knowledge of the rheological behavior of foams in porous media. For that, we performed a comprehensive systematic petrophysical study of foam flow in porous media to determine the impact of foam quality, flow rate (interstitial velocity), permeability, pressure and gas composition on foam performance. Our findings show that the data obtained over a range of foam qualities, interstitial velocities and permeabilities converged to a power law master curve, independently of the flow regime, once the rheological behavior of strong foam was expressed in terms of apparent viscosity as a function of shear rate. The master curve obeys a power law with a universal exponent of -2/3. We found experimental and theoretical evidence in the literature for the value of the exponent. Our results also showed that foam was less effective in reducing gas mobility as pressure increased and that at sufficiently low pressures, the gas composition has no effect on foam performance. However, at high pressures, the gas composition becomes a determinant parameter, and all components must be considered. We found a master curve for foam performance which allows us to extrapolate foam efficiency for different compositions at different pressures. The experimental correlations obtained by these original approaches hold immense potential to advance the physical modeling of foam flow in porous media. Therefore, both approaches and correlations above can be used to refine foam flooding modeling, thus improving the simulation of Foam-EOR process and its reliability.
Cette thèse vise à faire progresser notre connaissance du comportement rhéologique des mousses dans les milieux poreux. Pour cela, nous avons réalisé une étude pétrophysique systématique complète de l'écoulement de mousse dans des milieux poreux pour déterminer l'impact de la qualité de la mousse, du débit, de la perméabilité, de la pression et de la composition du gaz. Nos résultats montrent que les données obtenues sur une gamme de qualités de mousse, de vitesses interstitielles et de perméabilités, convergent vers une courbe maîtresse de loi de puissance, indépendamment du régime d'écoulement, une fois le comportement rhéologique de la mousse forte est exprimé comme la viscosité apparente en fonction du taux de cisaillement. La courbe maîtresse obéit à une loi de puissance avec un exposant universel de -2/3. Nous avons trouvé des preuves expérimentales et théoriques dans la littérature pour la valeur de l'exposant. Nos résultats ont montré aussi que la mousse était moins efficace pour réduire la mobilité des gaz lorsque la pression augmentait, et qu'à des pressions suffisamment basses, la composition du gaz n'avait aucun effet sur la performance de la mousse. Cependant, à haute pression, la composition du gaz devient un paramètre déterminant, et tous les composants doivent être pris en compte. Nous avons trouvé une courbe maîtresse pour la performance de la mousse que nous permet d'extrapoler l'efficacité de la mousse pour différentes compositions à différentes pressions. Donc, les deux approches et les corrélations ci-dessus peuvent être utilisées pour affiner la modélisation d'injection des mousses, améliorant ainsi la simulation du procédé Foam-EOR et sa fiabilité.
Origine : Version validée par le jury (STAR)