Les industries pétrolières et gazières sont tenues de respecter les lois et réglementations en matière de protection de l'environnement en raison de l'inquiétude croissante du public concernant les risques environnementaux ces dernières années. Les puits de pétrole et de gaz doivent être bouchés et abandonnés lorsqu'ils ont atteint la fin de leur cycle de vie utile afin de prévenir les catastrophes environnementales. Il est donc essentiel de réaliser un certain nombre d'interventions pour ces puits, connues sous le nom de bouchage et abandon (P&A). Pour atteindre la partie annulaire du puits, les segments de cuvelage doivent être retirés. Ensuite, les zones défectueuses doivent être nettoyées et des barrières de bouchons de ciment doivent être insérées dans l'annulaire. Avant d'installer le bouchon de ciment, la zone cible doit être nettoyée à l'intérieur et à l'extérieur du cuvelage pour éviter la contamination du ciment et garantir la haute qualité du bouchon de ciment. Le nettoyage par jet, dans lequel un liquide dense est injecté dans la zone cible pour éliminer un fluide indésirable de densité inférieure, est l'une des techniques de nettoyage efficaces utilisées dans les processus de P&A. Habituellement, les liquides sont miscibles. L'efficacité de nettoyage du jet est influencée par un certain nombre de forces et de facteurs, notamment les effets de la contrainte seuil (viscoplasticité), l'inertie, la flottabilité, la viscosité et la miscibilité. Le comportement des jets miscibles flottants est extrêmement complexe et dépend de plusieurs facteurs, notamment les facteurs géométriques, les caractéristiques de l'écoulement et les caractéristiques physiques et rhéologiques des fluides. Compte tenu de l'utilisation de ces jets dans les opérations de P&A, l'objectif de cette recherche est de fournir une compréhension fondamentale des impacts des différents facteurs sur les jets miscibles flottants. En particulier, le processus est analysé expérimentalement, en injectant un fluide newtonien dans un fluide newtonien/non newtonien (représentant le matériau en place à laver/nettoyer), tout en tenant compte des effets d'un certain nombre de paramètres clés de l'écoulement, tels que la vitesse imposée, la différence de densité et les propriétés rhéologiques des fluides (en particulier les effets viscoplastiques). La recherche peut être utilisée pour décrire le comportement du jet, qui peut être représenté par des caractéristiques telles que la longueur de bifurcation ($L_b$), la longueur de transition ($L_t$), la longueur de déviation ($L_d$) et la trajectoire du jet, et pour mesurer les régimes d'écoulement. Dans le but de généraliser les résultats expérimentaux pour une utilisation dans les applications industrielles de P&A, l'impact des nombres sans dimension pertinents tels que le nombre de Reynolds ($R_e$), le nombre de Froude ($F_r$) et le rapport de viscosité ($m$) est étudié. Notre étude a révélé que $L_b$ et $L_d$ sont principalement influencés directement par $F_r$, avec un rôle également joué par $m$. De plus, une augmentation de $m$ a été trouvée pour stabiliser l'écoulement, conduisant à des valeurs de $L_t$ plus importantes. / Oil and gas wells must be plugged and abandoned when they have reached the end of their useful life cycles in order to prevent environmental catastrophes. Therefore, it is essential to carry out a number of remedies for these wells, known as plug and abandonment (P&A). To reach the annulus portion of the well, the casing pieces must be removed. Next, the defective regions must be washed, and cement plug barriers must be inserted into the annulus. Before installing the cement plug, the target area must be cleaned both inside and outside of the casing to prevent cement contamination and to guarantee the cement plug's high quality. Jet cleaning, in which a dense liquid is injected into the target area to remove an undesirable fluid with a lower density, is one of the effcient cleaning techniques used in P&A processes. Usually, the liquids are miscible. The cleansing effectiveness of the jet is influenced by a number of forces and factors, including yield stress (viscoplasticity) effects, inertia, buoyancy, viscous, and miscibility. The behavior of buoyant miscible jets is extremely complicated and depends on a number of factors, including geometrical factors, flow characteristics, and the physical and rheological characteristics of the fluids. Considering the use of these jets in P&A operations, the goal of this research is to provide a fundamental understanding of the impacts of different factors on buoyant miscible jets. In particular, the process is experimentally analyzed, by injecting a Newtonian fluid into a Newtonian/non-Newtonian fluid (representing the in-placed material to be washed/cleaned), while considering the effects a number of the flow key parameters, such as the imposed velocity, the density difference, and the fluid rheological properties (in particular viscoplastic effects). The research can be used to describe the behavior of the jet, which can be represented by characteristics such as bifurcation length ($L_b$), transtion length ($L_t$), deviation length ($L_d$), and the trajectory of the jet, and measure the flow regimes. For the purposes of generalizing the experimental findings for using in industrial P&A applications the impact of pertinent dimensionless numbers such as the Reynolds number ($Re$), the Froude number ($Fr$), and the viscosity ratio ($m$) are investigated. Our study revealed that $L_b$, and $L_d$ are primarily influenced directly by $Fr$, with $m$ also playing a role. Furthermore, an increase in $m$ was found to stabilize the flow, leading to larger $L_t$ values.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/149244 |
| Date | 05 September 2024 |
| Creators | Moosavi, Mir Hedayat |
| Contributors | Taghavi, Seyed Mohammad |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xiii, 51 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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