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Modélisation et simulation de la stimulation acide des puits carbonatés

Cohen, Charles-Edouard (2007) Modélisation et simulation de la stimulation acide des puits carbonatés. (Modelisation and simulation of matrix acidizing of wells in carbonated reservoirs.)

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Prix Léopold Escande 2008 (more)

Abstract

L'injection d'acide dans un puits au sein de roches carbonatées permet l'amélioration de sa productivité, en particulier si celui-ci est endommagé. Cette opération s'appuie sur un mécanisme instable qui sous certaines conditions produit de longues percées appelées "wormholes". L'objectif pour l'opérateur est d'utiliser cette instabilité afin de reconnecter le puits au réservoir en minimisant le temps du traitement et la quantité d'acide nécessaire. Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif d'améliorer la compréhension des mécanismes de l'instabilité et optimiser le traitement acide. Dans une première partie nous réalisons une série d'études de stabilité linéaire du front de dissolution d'un milieu poreux. Les résultats expliquent les rôles des nombres adimensionnels dans les transitions entre les différents régimes de dissolution et permettent de prédire ces transitions. Nous utilisons ensuite des simulations d'acidification de carottes pour étudier la densité de wormholes, les mécanismes de la compétition entre wormholes ainsi que l'effet du confinement des carottes sur les figures de dissolution dans des géométries 2D et 3D, cartésiennes et radiales. Dans une dernière partie nous proposons une modélisation à grande échelle de la dissolution basée sur une approche double milieux. Ce modèle est présenté avec un exemple de simulation de traitement acide d'un puits. Enfin, ce simulateur est inclus dans une boucle d'inversion permettant d'optimiser les paramètres du traitement en fonction de la production d'huile du puits.ABSTRACT : Matrix acidizing of a well in a carbonate reservoir improves its productivity, especially when the well is damaged. This stimulation technique relies on an unstable process which creates, under specific conditions, empty channels called “wormholes”. The objective of the operator is to use this instability to reconnect the well to the reservoir while minimizing the duration of the treatment and the volume of acid injected. The aim of the present thesis is to improve the understanding of the mechanisms of instability and to optimize the acid treatment. In the first part we present a series of linear stability analysis of the dissolution front in a porous media. Results explain the role of dimensionless numbers in transitions between the different dissolution regimes and serve to predict these transitions. We also use simulations of core acidizing to study the wormhole density, the mechanism of wormhole competition and the effect of confinement induced by the core boundaries on dissolution patterns in 2D and 3D, in linear and radial geometries. Then, in the second part, we propose a large scale model to simulate full acid treatments, based on a dual porosity approach. An example of simulation of a full acid treatment illustrates the model. Finally, we link this acidizing simulator to a reservoir simulator and an inversion software in order to optimise the treatment parameters, as a function of the oil production

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Quintard, Michel
Uncontrolled Keywords:Milieu poreux - Dissolution - Instabilité - Wormhole - Double milieux - Simulation numérique
Subjects:Hydraulics > Earth science and environment
Deposited On:09 April 2008

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