30/04/2015 - Ils étudient comment générer de la vapeur par contact à des pressions supercritiques pour extraire du pétrole

Menéame

Avec surexploitation des hydrocarbures La difficulté de trouver des gisements de pétrole augmente. Il en résulte une incursion puits plus profonds qui nécessitent une technologie appropriée pour l’extraction. Il existe différentes méthodes pour obtenir le brut; l’une des plus utilisées est la thermique, c’est-à-dire l’injection d’eau à l’état gazeux de l’extérieur du réservoir souterrain, mais celui-ci n’est rentable que dans des profondeurs inférieures à mille mètres et doit produire de la vapeur sur place.

Pour cette raison, les instituts d’ingénierie (II) de l’Université nationale autonome du Mexique (UNAM) et mexicain du pétrole (IMP), ainsi que les unités Zacatenco et Azcapotzalco de l’École supérieure d’ingénierie mécanique et électrique (ESIME) de l’Institut polytechnique national (IPN), ont collaboré à l’étude de la façon de faire ce processus à plus de 2 000 mètres sous terre.

Générateur de vapeur supercritique

Le développement du générateur de vapeur supercritique représente un défi majeur en raison des fortes pressions des fluides, du système de contrôle de la combustion et des limitations des dimensions, principalement. Cet outil est encore au stade de la recherche en raison de la complexité des phénomènes physico-chimiques similaires à ceux présents dans l’industrie aérospatiale.

Un générateur de vapeur supercritique cherche à chauffer le pétrole brut par un mélange de gaz avec de l’eau. Le système fonctionnerait comme suit: au niveau du sol, on injecte des réactants ainsi que du liquide dans le réacteur. Le processus doit être doté de systèmes de contrôle et de sécurité, car les fluides vont parvenir à des pressions supercritiques ou transcritiques dans la chambre concernée, où se produit une flamme par diffusion qui transférera de l’énergie pour l’ébullition hydrique par contact direct. Son mélange avec des gaz est utilisé comme source d’énergie pour chauffer le pétrole brut et le faire couler à la surface.

Des phénomènes physico-chimiques complexes se produiront dans le réacteur: il y aura des flux multiphasés et des conditions supercritiques (les fluides ont des propriétés de liquide, mais ils se comportent comme un gaz hautement diffusif)

Jusqu ' à présent, la simulation numérique de la combustion turbulente à pression atmosphérique a été réalisée et la simulation numérique du contact direct de la production de vapeur par injection de gouttes d’eau.

Les résultats préliminaires indiquent que la géométrie du réacteur doit être modifiée afin de minimiser les effets de l’enrayement entre l’engrenage et les parois du générateur. Le phénomène de la lampadaire pourrait détruire le film de refroidissement en raison de la laminaison dans un sens contraire à la direction du flux dans l’interface film-fluende, à 30 centimètres de l’amplificateur.

Une géométrie similaire à celle des fusées de propulsion à jet est donc proposée. D’autre part, les prévisions numériques montrent que "les espèces réagissent complètement à une longueur d’environ un mètre du réacteur." Il est donc proposé d’utiliser une longueur de réacteur de 1,5 mètre pour bien développer la flamme de manière à éviter un allumage non contrôlé au sein du site.

La prochaine étape consiste à incorporer un film de refroidissement dans le modèle numérique. Les prévisions numériques doivent être validées à titre expérimental pour vérifier l’adéquation du modèle. Les effets de la pression doivent être incorporés progressivement pour vérifier les résultats. D’autre part, l’analyse expérimentale de la dispersion des jets confinés à l’aide d’un modèle physique préliminaire (et perfectible) pour l’affichage et l’expérimentation à pression atmosphérique est envisagée.

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Universidad Nacional Autónoma de México

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