Influence de la distribution spatiale de mouillabilité sur les écoulements diphasiques en milieux poreux (B. Semin, LPS de l'ENS, Paris)

La compréhension des écoulements diphasiques en milieux poreux est essentielle pour optimiser l'extraction de pétrole des roches réservoirs. Ces écoulements diphasiques sont notamment contrôlés par la mouillabilité du milieu poreux. La plupart des roches réservoirs présentent des hétérogénéités de mouillabilité sur de nombreuses échelles, y compris à des échelles plus petites que le pore. L'effet de ces hétérogénéités n'a pas été étudié jusqu'à présent. Nous avons développé des systèmes poreux modèles composés de billes de verre, dans lesquels l'extension spatiale des domaines de mouillabilité varie. La distribution globale de mouillabilité est maintenue constante : la moitié de la surface totale est hydrophile, et l'autre moitié hydrophobe. Dans l'écoulement diphasique choisi, l'échantillon est placé entre une membrane hydrophile et une membrane hydrophobe, ce qui permet de mesurer la pression capillaire (différence de pression entre les deux phases) en fonction de la saturation en eau (volume d'eau normalisé par le volume accessible). L'utilisation de tomographie par rayons X permet d'imager la distribution spatiale des deux liquides. Nous avons montré que la dissipation liée à l'écoulement diphasique augmente fortement lorsque la taille typique des hétérogénéités de mouillabilité est plus petite que celle du pore. Nous avons également observé que le front du fluide injecté est plus compact pour ces hétérogénéités de mouillabilité à petite échelle. Cela montre que les approches où la mouillabilité est moyennée à l'échelle du pore (modèles de type Cassie) sont insuffisantes.