Quantitative Modelling of Immiscible Displacement in Porous Media. a Network Approach
Modèle quantitatif pour l'étude des déplacements non miscibles en milieux poreux. Modèle à reseau maillé
University of California, Berkeley
Adequate quantitative models for studying immiscible displacement in porous media are presently not available. This is probably due ta thé extreme complexity of the displacement phenomena, pore structure and lack of understanding of the basic mechanisms. As a consequence, the knowledge of multiphase flow in porous media hos remained incomplete and mostly empirical. In the present study, a model of random, interconnected pore channels is constructed ta représenta pore matrix, and four regimes of flow phenomena are included in simulation by incorporating concepts from both fluid mechanics and surface chemistry. By simulatiog displacement tests on the model under varying conditions, several insights about displacement mechanisms are deduced. The shortcomings of this model are pointed out and thé next important steps towards a more realistic modelling are indicated.
Résumé
II n'existe actuellement aucun modèle quantitatif satisfaisant pour l'étude du déplacement des fluides non miscibles en milieux poreux. Cela s'explique probablement par l'extrême complexité des phénomènes de déplacement et de la configuration des pores ainsi que par le fait que les mécanismes fondamentaux en sont mal compris. En conséquence, la connaissance de l'écoulement polyphasique en milieu poreux demeure incomplète et en grande partie empirique. On décrit dans le présent article un modèle constitué de canaux microscopiques interconnecfés, répartis au hasard, représentant une matrice poreuse, et quatre régimes d'écoulement simulés sur la base de concepts de mécanique des fluides et de physico-chimie. La simulation d'essais de déplacement effectuée sur ce modèle dans diverses conditions a fourni plusieurs indications sur les mécanismes de déplacement. Les insuffisances de ce modèle sont signalées et les étapes pour la réalisation d'un modèle plus représentatif sont proposées. Les expériences de déplacement sont caractérisées par l'instabilité de l'écoulement des fluides, ce sont des écoulements en régime non permanent. De plus, on remarque que les courbes de perméabilité relative ne sont pas des propriétés fondamentales du milieu mais qu'elles sont gouvernées, tout comme l'hystérèse et les saturations résiduelles, par l'interaction des forces de tension interfaciales et de viscosité et les répartitions dominantes des fluides. La nécessité de trouver un critère satisfaisant pour la description du degré d'interconnexion des pores est expliquée : Enfin, on suggère qu'une étude associant des expériences sur les réseaux et sur l'imbibition pourrait conduire à une interprétation plus satisfaisante de cette dernière.
© IFP, 1977