{"id":1170,"date":"2014-07-14T14:47:25","date_gmt":"2014-07-14T12:47:25","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=1170"},"modified":"2018-12-18T09:59:19","modified_gmt":"2018-12-18T08:59:19","slug":"pore-scale-modeling-of-two-phase-flow-instabilities-in-porous-media","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2014\/07\/pore-scale-modeling-of-two-phase-flow-instabilities-in-porous-media\/","title":{"rendered":"Pore-scale modeling of two-phase flow instabilities in porous media"},"content":{"rendered":"<p><em>Th\u00e8se soutenue le 14 juillet 2014 par Andrea Ferrari, Institut des sciences de la Terre<\/em><\/p>\n<p>Les \u00e9coulements \u00e0 deux phases (eau, air) ou plus au travers d\u2019un milieu poreux jouent un r\u00f4le essentiel dans un grand nombre de processus en lien avec l\u2019\u00e9nergie ou la protection de l\u2019environnement. En Suisse, plus de 80% de l\u2019eau potable consomm\u00e9e provient des eaux souterraines. Cette ressource est vuln\u00e9rable et menac\u00e9e par un grand nombre d\u2019activit\u00e9s anthropiques. Les phytosanitaires utilis\u00e9s dans l\u2019agriculture, ainsi que les d\u00e9chets nucl\u00e9aires peuvent percoler vers la subsurface, parfois sous forme non aqueuse, et contaminer les eaux souterraines. Dans les processus de pi\u00e9geage et stockage du carbone (PSC), le dioxyde de carbone produit par la combustion des \u00e9nergies fossiles est r\u00e9cup\u00e9r\u00e9 et inject\u00e9 dans des formations g\u00e9ologiques profondes pour att\u00e9nuer les \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre.<!--more--><\/p>\n<p>Il existe toutefois un risque substantiel de fuite du dioxyde de carbone stock\u00e9 qui pourrait alors atteindre et acidifier les aquif\u00e8res proches de la surface. Les \u00e9coulements polyphoniques sont \u00e9galement importants dans le contexte des d\u00e9chets nucl\u00e9aires ou pour les op\u00e9rations de r\u00e9cup\u00e9ration am\u00e9lior\u00e9e du p\u00e9trole, lorsque la production de p\u00e9trole est augment\u00e9e par l\u2019injection d\u2019un autre fluide (typiquement de l\u2019eau ou du gaz) pour mobiliser le p\u00e9trole dans le r\u00e9servoir. Toutes ces applications ne constituent que quelques exemples des processus pour lesquels une compr\u00e9hension approfondie des m\u00e9canismes qui contr\u00f4lent les \u00e9coulements de plusieurs fluides non miscibles dans un mat\u00e9riel poreux est requise.<\/p>\n<p>La mod\u00e9lisation et la pr\u00e9diction des \u00e9coulements de fluides et du transport de contaminants dans la subsurface constituent un d\u00e9fi. Dans les exemples mentionn\u00e9s pr\u00e9c\u00e9demment, deux phases non miscibles ou plus se d\u00e9placent simultan\u00e9ment dans une matrice poreuse. Un traitement particulier de l\u2019interface entre les fluides dans une g\u00e9om\u00e9trie des pores complexe est donc n\u00e9cessaire. Pour d\u00e9velopper des mod\u00e8les conceptuels et num\u00e9riques appropri\u00e9s il est indispensable d\u2019avoir une tr\u00e8s bonne compr\u00e9hension des diff\u00e9rents processus physiques, chimiques et biologiques et ceci pour un large \u00e9ventail d\u2019\u00e9chelles temporelles et spatiales. Bien que les processus pertinents aient lieu \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore, les applications pratiques requi\u00e8rent des pr\u00e9dictions \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain. De ce fait il faut introduire des relations appropri\u00e9es entre les mod\u00e8les aux deux \u00e9chelles. Ces relations doivent d\u00e9crire les effets des m\u00e9canismes \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore sur les quantit\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain. La compr\u00e9hension des m\u00e9canismes \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore est essentielle pour transposer les \u00e9coulements polyphoniques dans les milieux poreux vers de plus grandes \u00e9chelles et \u00e9tablir des mod\u00e8les ainsi que des pr\u00e9dictions fiables \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain.<\/p>\n<p>Le principal objectif de cette th\u00e8se est d\u2019utiliser un mod\u00e8le rigoureux \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore pour am\u00e9liorer la compr\u00e9hension des processus physiques qui gouvernent les \u00e9coulements polyphasiques dans les milieux poreux. Nous avons valid\u00e9 le model num\u00e9rique et montr\u00e9 qu\u2019il reproduit des exp\u00e9riences de laboratoire dans des micromod\u00e8les. Nous avons ensuite utilis\u00e9 l\u2019approche propos\u00e9e pour \u00e9tablir les limites d\u2019application des mod\u00e8les qui existent \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain et pour \u00e9tablir les relations constitutives de ces mod\u00e8les en moyennant les r\u00e9sultats obtenus \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore. Nous montrons que certains des ph\u00e9nom\u00e8nes souvent n\u00e9glig\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore, doivent \u00eatre pris en compte car ils contribuent \u00e0 la distribution finale du fluide dans le milieu et ont des cons\u00e9quences \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain.<\/p>\n<p>Cette th\u00e8se fournie une analyse d\u00e9taill\u00e9e des \u00e9coulements polyphasiques \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du pore et d\u00e9montre que les informations obtenues \u00e0 partir des observations \u00e0 cette \u00e9chelle peuvent \u00eatre utilis\u00e9es pour tester la validit\u00e9 des mod\u00e8les et am\u00e9liorent notre compr\u00e9hension des processus \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du terrain.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Th\u00e8se soutenue le 14 juillet 2014 par Andrea Ferrari, Institut des sciences de la Terre Les \u00e9coulements \u00e0 deux phases (eau, air) ou plus au travers d\u2019un milieu poreux jouent un r\u00f4le essentiel dans un grand nombre de processus en lien avec l\u2019\u00e9nergie ou la protection de l\u2019environnement. 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