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Les termes d'échange entre blocs et fractures dans les simulateurs de réservoirs fracturés

Famy, Carine (2006) Les termes d'échange entre blocs et fractures dans les simulateurs de réservoirs fracturés. (Exchange termes between fracture network and matrix blocks in fracture reservoirs simulators.)

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Abstract

La modélisation des écoulements en réservoir fracturé s’appuie généralement sur une représentation dite double-milieu. La fiabilité du calcul des transferts matrice-fissure est alors essentielle pour les prévisions de production. A l’échelle de la maille d’un simulateur double-milieu, ces transferts sont formulés en supposant un écoulement pseudo-permanent entre un bloc matriciel représentatif, non discrétisé, d’une part, et le réseau de fissures limitrophes homogénéisé d’autre part. Si elle peut suffire à estimer les échanges monophasiques, une telle formulation se révèle par contre inadaptée à la prévision des mécanismes de production polyphasiques. Cette thèse revisite une méthode de sous-maillage des blocs matriciels et l’optimise en vue de la rendre opérationnelle et intégrable aux simulateurs double-milieu tels qu’utilisés à ce jour par l’industrie pétrolière. Sur le plan théorique, un modèle mixte a été construit en couplant le modèle d’écoulement de fracture à grande échelle à un modèle d’écoulement à l’échelle locale du bloc matriciel désormais discrétisé et non plus comme un simple terme-source. Sur le plan pratique, la mise en œuvre de ce modèle mixte a comporté trois étapes principales, (a) la définition d’une méthode générale de discrétisation du bloc matrice réalisant le meilleur compromis entre caractère prédictif et coût de calcul, (b) la transcription numérique du couplage entre d’une part, le modèle double-milieu tel qu’utilisé actuellement et d’autre part, un modèle d’écoulement diphasique au sein du bloc matriciel maillé, (c) la validation des formules de couplage et des méthodes de résolution pour divers cas d’application qui mettent également en évidence l’impact de certaines hypothèses de travail. Le modèle mixte proposé offre de réelles et décisives perspectives d’amélioration des simulateurs double milieu de l’industrie. ABSTRACT : Flow modelling in fractured reservoirs is generally based upon a dual-medium representation. The reliability of matrix-fracture transfers calculation is then essential for production forecasts. At the scale of the dual-medium simulator cell, these transfers are formulated assuming a pseudo-steady-state flow between a representative, non-gridded matrix block and the homogenized adjacent fracture network. If such a formula is satisfactory to estimate single-phase exchanges, it is on the contrary inadequate for the prediction of multi-phase production mechanisms. This PhD thesis reconsiders a matrix block sub-gridding method and optimizes it in order to make it efficient and applicable in dual-medium simulators as used to date by the oil industry. On a theoretical aspect, a mixed model was built by coupling the large-scale fracture flow model and a local-scale flow model of the matrix block that is now discretized and no more treated as a simple source term. On a practical aspect, the implementation of this mixed model followed three main steps: (a) the definition of a general matrix-block discretizing method that ensures the best compromise between physical predictability and computing cost, (b) the numerical transcription of the coupling between the dual-medium model as used to date and a two-phase flow model of the sub-gridded matrix block, (c) the validation of the coupling formulas and of resolution methods for different application cases showing also the impact of some working assumptions. The proposed mixed model offers real and decisive perspectives for improving the dual-medium simulators of the industry.

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Quintard, Michel
Uncontrolled Keywords:Milieux poreux – Echanges matrice-fracture – Modèle mixte – Réservoir fracturé – Sous-maillage des blocs matriciels – Ecoulements polyphasiques
Subjects:Hydraulics > Earth science and environment
Deposited On:30 September 2008

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