Détection par rayon X des bouchons dans les pipelines
Un écoulement polyphasique de fluides se caractérise par l’écoulement confondu de différents fluides immiscibles, tels que l’eau, le pétrole et le gaz. La forme que prennent les différents fluides à l’intérieur du tuyau, connue sous le nom de régime d’écoulement, joue un rôle important dans le comportement hydrodynamique d’un système de production, tant dans les puits de pétrole que de gaz. L’écoulement piston est un régime d’écoulement généralement rencontré dans les lignes d’écoulement polyphasique offshore. Il se caractérise par une série de bouchons liquides (bouchons) séparés par de grandes poches de gaz (bulles). L’écoulement piston, de par sa nature transitoire et intermittente, peut provoquer des instabilités et des problèmes de fonctionnement importants au niveau d’un système de production. Des modèles mathématiques d’écoulement et des outils logiciels de simulation ont été déployés, ce qui a permis d’obtenir des instruments précieux pour l’analyse et la mise au point de systèmes de transport basés sur une technologie polyphasique. Dans le cadre du projet THREEPLEX financé par l’UE, un nouvel instrument à rayons gamma et X a été mis au point en vue de mesurer les caractéristiques de l’écoulement triphasique et leur répartition dans les bouchons. Cet instrument comprend toute une série de gamma-densitomètres (à faisceau unique et multiple, à simple et double énergie, à déplacement et fixe). Il est également constitué d’un système de tomographie aux rayons X, incluant notamment le développement d’algorithmes tomographiques relatifs pour l’interprétation des données. Ce nouvel instrument a conduit à la détermination de fractions moyennes et dynamiques (pétrole, eau et gaz) et au suivi et à la mesure des bouchons dans une section test. Des données sur les processus conduisant à la formation des bouchons et sur leur développement dans les géométries horizontales et en forme de V ont en outre pu être recueillies. Dans l’écoulement horizontal, qu’il soit diphasique ou triphasique, un nombre élevé de bouchons a été découvert au niveau de l’entrée du tuyau, ce nombre diminuant à mesure que l’on s’éloignait de l’entrée. Il est également apparu dans l’écoulement triphasique que le nombre de bouchons augmentait avec la viscosité du liquide. Dans les tuyaux en forme de V, il s’est avéré que la formation de bouchons dépendait de la teneur en eau. Lorsque la teneur en eau est élevée, des bouchons se forment dans la partie descendante du V. Par contre, si la teneur en eau est faible, l’écoulement stratifié (en couche) prédomine. L’équipement mis au point et les données sur l’évolution des bouchons pourraient avoir de nombreuses applications potentielles au niveau de la mesure du débit des écoulements polyphasiques complexes. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles opportunités de collaboration avec des fabricants d’équipements similaires ou avec des chercheurs travaillant dans les domaines concernés.
