Numerical simulation of a water/oil emulsion in a multiscale/multiphysics context

Simulation numérique d'une émulsion eau/huile à l'aide d'une approchemulti-physique/multi-échelle L'extraction et la production de pétrole brut conduisent à la formation d'une émulsion d'eau et d'huile, qui doit être séparée avant d'être acheminée vers l'installation de procédé ou réinjectée dans le réservoir. Réduire le coût de la séparation en optimisant le système nécessite une bonne compréhension de la physique des émulsions. Les émulsions sont un problème multi-échelles / multiphysiques impliquant une large gamme d'échelles de longueur et d'échelles de temps. En particulier, la coalescence est un processus clé à comprendre. En raison de la difficulté des expérimentations physiques, les simulations numériques d'émulsions sont attrayantes. Lorsque l'utilisation d'une seule fonction VOF permet toujours la coalescence à la taille du maillage et l'utilisation de différentes fonctions VOF pour différentes gouttes évite toujours la coalescence (il est coûteux en calcul d'utiliser autant de fonctions VOF qu'il y a de gouttes). Sur la base de l'idée que les chutes suffisamment éloignées les unes des autres peuvent utiliser la même fonction VOF, un algorithme efficace est développé pour éviter la coalescence d'un grand nombre de gouttes en utilisant seulement quelques fonctions VOF. En outre, ces gouttes non coalescentes peuvent également être suivies dans le temps et autorisées à fusionner après la durée de contact souhaitée. Cela ouvre la porte à une modélisation efficace à l'échelle du sous-réseau du processus de coalescence. L'analyse de grandes émulsions coalescentes et non coalescentes avec Bo = O (1) et Ar = O (1) a montré des instabilités avec une longueur d'onde indépendante de la taille de domaine caractérisée par le diamètre de goutte. Dans les émulsions coalescentes, une formation de filaments contrôlée par la taille du domaine est apparue. Le retard du temps de stabilisation total d'une émulsion est également démontré en faisant varier le temps de coalescence à l'aide de l'algorithme de coalescence témoin.