Nous ouvrons une position dans le cadre d’un post-doctorat qui aura pour sujet le « core-annular flow » ou la réduction de la perte de charge lors du transport d’une huile visqueuse dans une conduite par lubrification par un film d’eau. Ce travail s'effectuera à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) sous la supervision de Dominique Legendre (IMFT) et Roel Belt (TotalEnergies). Le contrat de travail est de 18 mois avec une possibilité de prolongation jusqu’à 24 mois. Le post-doctorant sera employé par TotalEnergies. 

Sur un champ huile de type Tilenga, on veut transporter une huile visqueuse (viscosité > 100 cP) sur de longues distances dans les conduites de production puis dans les conduites d’export. Il faut cependant trouver une astuce pour permettre le transport ; si l’huile est transportée seule, la perte de charge dans la conduite devient si grande à cause de la viscosité de l’huile que les capex et la consommation énergétique des pompes deviennent prohibitifs pour le développement du champ. Dans le cas de Tilenga, ce problème sera résolu sur la conduite de production en injectant une grande quantité d’eau en entrée de conduite (1.5 fois à 4 fois le volume d’huile produite) pour « noyer » l’huile, de manière que l’eau soit la phase continue en contact avec la paroi, ce qui diminue fortement la perte de charge. Sur la conduite d’export, on mélangera l’huile visqueuse du Nord avec l’huile plus fluide du Sud pour que le mélange ait des viscosités raisonnables.  

Il existe une méthode, qui consiste à lubrifier l’huile en injectant une faible quantité d’eau dans la conduite (environ un dixième du volume d’huile produite). L’eau injectée doit former un film mince qui s’écoule autour du cœur huile. Ce régime d’écoulement s’appelle le « core-annular-flow » et sa perte de charge devient équivalente au cas où on transporte une huile monophasique avec la viscosité de l’eau. Cette méthode n’avait pas été retenue pour le projet Tilenga, car on ne connait pas suffisamment les mécanismes physiques en jeu. En particulier, on ne connait pas les débits d’eau et d’huile nécessaires pour que le film d’eau autour du cœur huile soit stable, puisque la gravité tend à drainer le film d’eau du haut vers le bas de la section de la conduite. Pour Tilenga, le transport en mode core-annular flow aurait pourtant réduit significativement la quantité d’eau qu’on prévoit d’injecter dans la conduite de production, et par conséquent le diamètre de la conduite de production et la taille des pompes d’injection d’eau.  

Dans ce post-doc de 18 mois on souhaite étudier le core-annular flow par simulation numérique afin de comprendre les mécanismes qui stabilisent le film d’eau. Des premières simulations ont été faites par un post-doc supervisé par Dominique Legendre. Nous avons même émis des hypothèses qui pourraient expliquer pourquoi le film d’eau reste stable.