{"id":1334,"date":"2020-07-30T18:47:22","date_gmt":"2020-07-30T16:47:22","guid":{"rendered":"http:\/\/yvcharron.com\/?page_id=1334"},"modified":"2021-02-08T10:39:04","modified_gmt":"2021-02-08T09:39:04","slug":"french","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/yvcharron.com\/index.php\/french\/","title":{"rendered":"R\u00e9sum\u00e9 en fran\u00e7ais – 7 th\u00e8mes"},"content":{"rendered":"\n

Keywords: fran\u00e7ais friction fluidique gazoduc surfaces structur\u00e9es pertes charge soudure economics pompe turbine diphasique applications CO2 captage syst\u00e8mes \u00e9oliens barge production eau \u00e9nergie renouvelable french<\/p>\n\n\n\n

Sept th\u00e8mes sont r\u00e9sum\u00e9s dans cette page, comprenant : 1 – la friction fluidique ; 2 – les pipelines ; 3 – les \u00e9coulements diphasiques ; 4 – le dioxyde de carbone ; 5 – les syst\u00e8mes \u00e9oliens ; 6 – la production d\u2019eau ; 7 – les \u00e9nergies renouvelables.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Th\u00e8me 1 – LA FRICTION FLUIDIQUE<\/strong><\/h1>\n\n\n\n
\"Friction
Credit : https:\/\/www.karlsims.com\/fluid-flow.html<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

1.1-G\u00e9n\u00e9ralit\u00e9s sur la friction fluidique<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

De m\u00eame que le frottement solide, r\u00e9sultant du mouvement\nrelatif entre deux \u00e9l\u00e9ments solides en contact, le frottement fluidique,\nr\u00e9sultant du mouvement relatif entre un \u00e9l\u00e9ment solide et un fluide, pr\u00e9sente\nune tr\u00e8s grande importance. Ce frottement occasionne des pertes d’\u00e9nergie\ntransform\u00e9es en chaleur contribuant doublement au r\u00e9chauffement climatique (les\npertes elles \u2013 m\u00eames et la surconsommation d\u2019\u00e9nergie). Cette \u00e9nergie d\u00e9grad\u00e9e est irr\u00e9cup\u00e9rable correspondant en\nthermodynamique \u00e0 une augmentation de l’entropie<\/strong>. La friction fluidique se\nrencontre aussi bien \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des turbines entra\u00eenant des g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e9lectriques\nque dans les pipelines transportant du gaz naturel qui de ce fait n\u00e9cessitent\nl’utilisation d\u2019importantes stations de compression. Ces deux exemples entrent\ndans la cat\u00e9gorie des flux internes<\/strong>.\nOn la trouve \u00e9galement dans les moyens de transport : avions, trains,\nvoitures, camions ou bateaux. Ces derniers exemples entrent dans la cat\u00e9gorie\ndes flux externes<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n

Vue l\u2019importance de cette friction fluidique, il importe\nde pouvoir la pr\u00e9dire avec suffisamment de pr\u00e9cision dans les applications\nindustrielles (portance et tra\u00een\u00e9e d\u2019une aile ou pertes de charge dans une\nconduite de gaz ou de liquide), de d\u00e9terminer l\u2019importance des minuscules d\u00e9formations\nde surface (asp\u00e9rit\u00e9s, rugosit\u00e9, ondulations), de caract\u00e9riser l\u2019\u00e9tat de\nsurface des parois (ou des rev\u00eatements en contact avec l\u2019\u00e9coulement), de\nd\u00e9velopper des \u00e9quipements de mesure permettant de d\u00e9terminer la rugosit\u00e9\nhydraulique (rugosit\u00e9 \u00e9quivalente sur un plan fluidique) dans toutes conditions\nd\u2019utilisation, y compris, les plus s\u00e9v\u00e8res (masse volumique du fluide et\nvitesse relative \u00e9lev\u00e9es) \u00e9galement de d\u00e9velopper des techniques de r\u00e9duction\nde tra\u00een\u00e9e (en particulier, r\u00e9duction de la friction turbulente).<\/p>\n\n\n\n

Il est important de distinguer deux cas fondamentalement diff\u00e9rents d\u2019\u00e9coulement : a) l\u2019\u00e9coulement laminaire<\/strong> se caract\u00e9risant par une faible valeur du nombre de Reynolds<\/strong> (produit de la masse volumique par le diam\u00e8tre hydraulique, la vitesse relative et l\u2019inverse de la viscosit\u00e9). Dans ce cas, la vitesse relative pr\u00e9sente un profil parabolique et l\u2019\u00e9coulement est peu sensible aux d\u00e9formations de surface ; b) l\u2019\u00e9coulement turbulent<\/strong> se caract\u00e9risant par une valeur moyenne ou \u00e9lev\u00e9e du nombre de Reynolds. Dans ce cas, la vitesse relative pr\u00e9sente un profil relativement plat au-del\u00e0 d\u2019une certaine distance de la paroi d\u00e9sign\u00e9e par couche limite<\/strong> (zone d\u2019\u00e9coulement visqueux et de transition turbulente).<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

1.2-Texture d\u2019une surface rev\u00eatue ou non rev\u00eatue<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La texture d\u2019une surface rel\u00e8ve d\u2019une grande complexit\u00e9.\nElle peut \u00eatre favorable comme d\u00e9favorable \u00e0 l\u2019\u00e9coulement d\u2019un fluide. L\u2019\u00e9coulement d\u2019un fluide est accru<\/strong> (par\nrapport \u00e0 une surface lisse) dans le cas d\u2019un \u00e9coulement turbulent et de parois structur\u00e9es en surface<\/strong> comme il\nest montr\u00e9 ci-apr\u00e8s. Il est, au contraire, diminu\u00e9 dans le cas d\u2019un \u00e9coulement\nturbulent et de parois recouvertes d\u2019asp\u00e9rit\u00e9s distribu\u00e9es al\u00e9atoirement en\ndimension comme en intervalle. L\u2019\u00e9coulement d\u2019un fluide est inchang\u00e9 dans le\ncas d\u2019un \u00e9coulement laminaire que les asp\u00e9rit\u00e9s de surface soient distribu\u00e9es\nal\u00e9atoirement ou non.<\/p>\n\n\n\n

La texture de surface est le r\u00e9sultat d\u2019un processus de\nfabrication, d\u2019\u00e9rosion, d\u2019abrasion, de corrosion ou de l\u2019application d\u2019un\nrev\u00eatement (interne dans le cas d\u2019une conduite). Ce dernier peut lui-m\u00eame\n\u00e9voluer dans le temps, principalement, en fonction des conditions environnementales\n(physico chimiques). La texture d\u2019un rev\u00eatement d\u00e9pend de nombreux\nfacteurs : la mati\u00e8re du rev\u00eatement (\u00e9poxydique, polyur\u00e9thane), le mode\nd\u2019application (\u00e0 froid ou d\u00e9p\u00f4t de particules en fusion), la granulom\u00e9trie des\npigments et des charges (particules solides), le type ou la concentration de\nsolvant (eau, \u00e9l\u00e9ment organique).<\/p>\n\n\n\n

Les nombreuses applications industrielles ont permis de\npr\u00e9dire la topologie de surface des aciers. Selon les conditions de stockage, la\ndur\u00e9e d\u2019exploitation et l\u2019agressivit\u00e9 du milieu, il est possible d\u2019estimer\nl\u2019amplitude des asp\u00e9rit\u00e9s. Sur ces bases, les conditions d\u2019\u00e9coulement\npermettent de pr\u00e9dire le facteur de friction qui en r\u00e9sultera.<\/p>\n\n\n\n

La\nprobl\u00e9matique des rev\u00eatements internes est relativement diff\u00e9rente<\/strong>. Les\ntopologies de surface sont tr\u00e8s d\u00e9pendantes du type de rev\u00eatement et du mode\nd\u2019application. Par ailleurs, certains rev\u00eatements de surface pr\u00e9sentent de tr\u00e8s\nfaibles rugosit\u00e9s locales laissant pr\u00e9sager un facteur de friction favorable\nmais \u00e9galement des ondulations de grandes amplitudes et de grandes longueurs\nd\u2019onde longtemps ignor\u00e9es par le milieu industriel mais parfois tr\u00e8s\np\u00e9nalisantes.<\/p>\n\n\n\n

La caract\u00e9risation de surface d\u2019un rev\u00eatement impose, par cons\u00e9quent, la mesure des d\u00e9formations <\/strong>\u00e0 l\u2019aide d\u2019un capteur (souvent un rugosim\u00e8tre) des courtes aux grandes longueurs d\u2019onde<\/strong>. Les essais a\u00e9rodynamiques (pr\u00e9sent\u00e9s ci-dessous) permettent de mettre en rapport les r\u00e9sultats obtenus en termes de rugosit\u00e9 hydraulique (\u00e9quivalente) et de rugosit\u00e9 physique.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

1.3-Mesure de la rugosit\u00e9 hydraulique \u00e9quivalente<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il est important de bien conna\u00eetre la friction fluidique dans\nune interaction paroi \u2013 fluide de fa\u00e7on \u00e0 dimensionner les syst\u00e8mes industriels\navec la meilleure pr\u00e9cision possible. La friction fluidique est tout d\u2019abord\nd\u00e9pendante de la constitution de la paroi, en particulier, ses propri\u00e9t\u00e9s\nphysico chimiques ainsi que de sa topologie de sa surface. Elle est \u00e9galement\nd\u00e9pendante, des propri\u00e9t\u00e9s physico chimiques du fluide ainsi que des conditions\nd\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9terminer les caract\u00e9ristiques d\u2019un \u00e9coulement \u00e0 faible\npression et avec une faible vitesse est relativement ais\u00e9 : faible volume\nde la boucle d\u2019essai, faible longueur d\u2019\u00e9tablissement des conditions\nd\u2019\u00e9quilibre et faible co\u00fbt d\u2019investissement. Il en va tout autrement lorsque l\u2019on veut r\u00e9aliser des essais avec des\ngaz de masse volumique \u00e9lev\u00e9e, une pression \u00e9lev\u00e9e<\/strong> (jusqu\u2019\u00e0 500 bar) ou une vitesse \u00e9lev\u00e9e<\/strong> (jusqu\u2019\u00e0 20 m\/s) repr\u00e9sentant une tr\u00e8s faible \u00e9paisseur de\ncouche limite.<\/strong> Il en r\u00e9sulte des co\u00fbts d\u2019investissement et de\nfonctionnement particuli\u00e8rement \u00e9lev\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Pour r\u00e9soudre ce probl\u00e8me, il a \u00e9t\u00e9 mis au point un appareil relativement compact pouvant induire\nun \u00e9coulement avec une tr\u00e8s faible \u00e9paisseur de couche limite, de l\u2019ordre du\nmicron<\/strong>. Il est constitu\u00e9 d\u2019un caisson cylindrique (partie externe) con\u00e7u\npour une pression de 100 bars dans lequel un cylindre (tambour \u2013 partie interne),\nentra\u00een\u00e9 ext\u00e9rieurement par un moteur \u00e9lectrique, est mis en rotation avec une\nvitesse p\u00e9riph\u00e9rique de l\u2019ordre de 40 m\/s. Le cylindre interne entraine le gaz\ndans sa rotation qui est ensuite frein\u00e9 par une paroi fixe mont\u00e9e \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur\ndu caisson haute pression. Le freinage est mesur\u00e9 \u00e0 l\u2019aide soit d\u2019un couple\nm\u00e8tre soit d\u2019une sonde de Pitot mont\u00e9e dans l\u2019entrefer entre l\u2019ext\u00e9rieur du\ncylindre tournant et l\u2019int\u00e9rieur de la paroi fixe. Une \u00e9tape pr\u00e9liminaire de\ncalibration avec plusieurs parois fixes de diff\u00e9rente rugosit\u00e9 permet de\nmesurer la rugosit\u00e9 \u00e9quivalente (hydraulique ou a\u00e9rodynamique) de toute paroi\nfixe \u00e0 \u00e9valuer sur le plan fluidique.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019appareil a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour l\u2019essai de rev\u00eatements internes de conduites destin\u00e9es principalement au transport du gaz. Les essais ont mis en \u00e9vidence l\u2019effet d\u2019un glissement pari\u00e9tal<\/strong> qui appara\u00eet, principalement, lorsque l\u2019\u00e9paisseur de la couche limite est tr\u00e8s faible (de l\u2019ordre du micron m\u00e8tre).<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/coating-aerodynamic-testing\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

1.4-Surfaces structur\u00e9es : R\u00e9duction de la friction turbulente<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

On a longtemps cru qu\u2019une surface rigide, rectiligne,\nlisse \u00e9tait le support optimum pour minimiser les effets de la friction\nturbulente, par cons\u00e9quent, de la tra\u00een\u00e9e (hydraulique ou a\u00e9rodynamique) ou du facteur\nde friction. C\u2019est \u00e0 l\u2019observation du d\u00e9placement des requins dans l\u2019eau que\nl\u2019on s\u2019est aper\u00e7u que leur rapidit\u00e9 \u00e9tait due \u00e0 la pr\u00e9sence sur leur peau de\nmicro asp\u00e9rit\u00e9s formant des canaux dans l\u2019inter-espace des asp\u00e9rit\u00e9s, orient\u00e9s\ndans le sens du d\u00e9placement (de l\u2019\u00e9coulement). Pour cette raison, on appelle\ncouramment ces structures des \u00ab Riblets \u00bb<\/strong>\n(en fran\u00e7ais, de \u00ab petites c\u00f4tes \u00bb). <\/p>\n\n\n\n

1.4.1-Surfaces rainur\u00e9es rectilignes \u2013 Formes bidimensionnelles ou \u00ab 2D \u00bb<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Les essais r\u00e9alis\u00e9s au milieu du XX\u00e8me si\u00e8cle sur ce type\nde surface ont mont\u00e9 que l\u2019on pouvait atteindre une r\u00e9duction de la tra\u00een\u00e9e\nhydraulique se situant, dans une plage de 5 \u00e0 10 % selon la g\u00e9om\u00e9trie de la\nrainure (triangle \u00e9quilat\u00e9ral ou demi-ellipse) voire, selon certaines\nexp\u00e9riences, entre 10 et 12 % (en forme de lame de rasoir).<\/p>\n\n\n\n

L\u2019explication de ce r\u00e9sultat porte sur les observations\nsuivantes. Dans le cas d\u2019une surface lisse, des instabilit\u00e9s appel\u00e9es des \u00ab Low Speed Streaks \u00bb<\/strong> (sortes\nde tourbillons longitudinaux, g\u00e9n\u00e9ralement appari\u00e9s, tournant sur eux-m\u00eames) se\nd\u00e9veloppent en bordure de paroi (en limite de la couche visqueuse avec g\u00e9n\u00e9ration\nd\u2019un frottement) pour s\u2019\u00e9chapper occasionnellement de la couche limite et s\u2019amplifier\nen se propageant au c\u0153ur de l\u2019\u00e9coulement. Ce processus est extr\u00eamement\ndissipatif. L\u2019insertion de micro rainures permet \u00e0 la fois de canaliser\nlat\u00e9ralement les \u00ab Low Speed Steaks \u00bb et de limiter la dissipation\nvisqueuse en bordure de paroi. La taille optimum des rainures correspond\nsensiblement au diam\u00e8tre moyen des \u00ab Low Speed Streaks \u00bb. Dans cette\nsituation, ces structures turbulentes flottent sur la pointe des structures solides\nexpliquant pourquoi les rainures en forme de lame de rasoir sont les plus\nperformantes.<\/p>\n\n\n\n

Cette explication physique permet de comprendre pourquoi l\u2019effet des structures turbulentes peut \u00eatre simul\u00e9 par un code RANS<\/strong> (simulation num\u00e9rique des fluides du type Reynolds Average Navier Stockes), code dans lequel la turbulence est mod\u00e9lis\u00e9e par des \u00e9quations et non simul\u00e9e comme dans le cas d\u00e9crit ci-dessous (surfaces structur\u00e9es tri dimensionnelles). Ce code a permis de v\u00e9rifier les performances de rainures (structures solides) de diff\u00e9rentes formes (Triangulaire et lame de couteau) avec plusieurs dimensions relatives (largeur et hauteur).<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/two-dimension-structures\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

1.4.2-Surfaces rainur\u00e9es sinuso\u00efdalement \u2013 Forme tridimensionnelle \u00ab 3D1 \u00bb<\/strong><\/p>\n\n\n\n

En \u00e9coulement turbulent, la dissipation \u00e9nerg\u00e9tique est\nen majorit\u00e9 d\u2019origine turbulente et tr\u00e8s peu d\u2019origine visqueuse. Cette\ndissipation turbulente repr\u00e9sente une fraction de l\u2019ordre de 90 % pour des\n\u00e9coulements peu ou moyennement turbulents pouvant atteindre 99.9 % pour des\n\u00e9coulements tr\u00e8s fortement turbulents. Ces taux relatifs de dissipation turbulente\npermettent de comprendre le potentiel de gain \u00e9nerg\u00e9tique offert par les\nsurfaces structur\u00e9es ou tout autre moyen de r\u00e9duction de la friction\nturbulente.<\/p>\n\n\n\n

A cet effet, il\nconvient de noter l\u2019apport d\u2019un mouvement pari\u00e9tal transversal oscillant <\/strong>se\ncaract\u00e9risant par une paroi (une plaque plane ou la surface interne d\u2019un\ncylindre) en d\u00e9placement p\u00e9riodique transversalement (droite \u2013 gauche) \u00e0 la\ndirection moyenne de l\u2019\u00e9coulement. Pour une fr\u00e9quence donn\u00e9e, le gain \u00e9nerg\u00e9tique\nest maximum. L\u2019apport est \u00e9nerg\u00e9tiquement globalement positif (int\u00e9gration de\nl\u2019\u00e9nergie apport\u00e9e pour l\u2019oscillation de la paroi) pour une amplitude\nd\u2019oscillation donn\u00e9e. L\u2019allongement et\nla stabilisation des Low Speed Streaks sont les deux param\u00e8tres mis en avant\npour expliquer le b\u00e9n\u00e9fice d\u2019un mouvement transversal oscillant.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La combinaison de ces deux ph\u00e9nom\u00e8nes<\/strong> (rainures rectilignes et paroi oscillante) a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour la conception de surfaces structur\u00e9es<\/strong> (rainur\u00e9es) tridimensionnelles<\/strong>. Dans cette optique, les rainures pr\u00e9sentent une forme sinuso\u00efdale dans la direction de l\u2019\u00e9coulement. Ce concept a \u00e9t\u00e9 analys\u00e9, non pas \u00e0 l\u2019aide d\u2019un code num\u00e9rique de m\u00e9canique des fluides du type RANS mais \u00e0 l\u2019aide d\u2019un code LES<\/strong> (Large Eddy Simulation ou Simulation des Grandes Echelles) o\u00f9 l\u2019effet de la turbulence est simul\u00e9 et non mod\u00e9lis\u00e9. Les propri\u00e9t\u00e9s de la turbulence ne sont pas calcul\u00e9es aux tr\u00e8s petites \u00e9chelles (dites de Kolmogorov – code DNS) mais \u00e0 une \u00e9chelle en relation avec le ph\u00e9nom\u00e8ne \u00e0 analyser. Ce code permet de prendre en compte la d\u00e9formation engendr\u00e9e sur les Low Speed Streaks par le mouvement oscillant. Le code a \u00e9t\u00e9 valid\u00e9 dans un premier temps sur des rainures rectilignes puis utilis\u00e9 pour d\u00e9terminer l\u2019amplitude et la fr\u00e9quence du mouvement sinuso\u00efdal appliqu\u00e9 sur les rainures. Dans les conditions optimales, la r\u00e9duction de la friction turbulente est de l\u2019ordre de 20 % soit le double du cas pr\u00e9c\u00e9dent.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/three-dimension-structured-surfaces-type-1\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

1.4.3-Surfaces rainur\u00e9es avec deux ondes transversales orthogonales \u2013 Forme tridimensionnelle \u00ab 3D2 \u00bb<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La forme tridimensionnelle \u00ab 3D1 \u00bb s\u2019apparente\n\u00e0 des rainures de dimensions constantes le long de l\u2019\u00e9coulement mais avec un\nparcours sinuso\u00efdal orient\u00e9 successivement \u00e0 gauche et \u00e0 droite par rapport \u00e0\nla paroi et \u00e0 la direction moyenne de l\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

La forme tridimensionnelle \u00ab 3D2 \u00bb s\u2019apparente\n\u00e0 la forme \u00ab 3D1 \u00bb mais avec en plus un d\u00e9placement sinuso\u00efdal de\nl\u2019\u00e9coulement orient\u00e9 successivement vers le haut puis vers le bas par rapport \u00e0\nla paroi et \u00e0 la direction moyenne de l\u2019\u00e9coulement. Les deux ondes ainsi orient\u00e9es sont dites orthogonales.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La forme tridimensionnelle \u00ab 3D2 \u00bb pr\u00e9sente\ndeux avantages suppl\u00e9mentaires par rapport \u00e0 la forme \u00ab 3D1) : a) une\nstabilisation et un allongement compl\u00e9mentaires des Low Speed Streaks et b) une\noptimisation des pertes visqueuses le long d\u2019une onde sinuso\u00efdale parall\u00e8le \u00e0\nla paroi. Dans ce second cas, l\u2019onde normale \u00e0 la paroi se mat\u00e9rialise par une\naugmentation de hauteur des rainures au pic d\u2019amplitude de l\u2019onde horizontale\net une diminution de hauteur des rainures au point d\u2019inflexion de l\u2019onde\nhorizontale.<\/p>\n\n\n\n

Les premiers calculs font appara\u00eetre une r\u00e9duction de la friction turbulente sup\u00e9rieure \u00e0 25%.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/three-dimension-structures-type-2\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

1.5-Rev\u00eatements d\u00e9formables ou poreux et injection de mati\u00e8res<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Une r\u00e9duction de la friction turbulente peut \u00eatre obtenue\nen fonction des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques ou de la constitution des parois en\ncontact avec l\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019apport\nd\u2019un rev\u00eatement d\u00e9formable<\/strong> dans la r\u00e9duction de la friction turbulente\nrepose sur une att\u00e9nuation optimum des ondes de pression. Dans un tel cas, une\nonde de pression dirig\u00e9e vers la paroi g\u00e9n\u00e8re une seconde onde en opposition de\nphase venant contrecarrer l\u2019action des ondes dirig\u00e9es vers la paroi.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019apport\nd\u2019un rev\u00eatement poreux et perm\u00e9able<\/strong> dans la r\u00e9duction de la friction turbulente\nrepose sur une att\u00e9nuation optimum des ondes de vitesse. Le principe est\nsimilaire au cas pr\u00e9c\u00e9dent : une onde de vitesse dirig\u00e9e vers la paroi\ng\u00e9n\u00e8re une seconde onde en opposition de phase venant contrecarrer l\u2019action des\nondes dirig\u00e9es vers la paroi.<\/p>\n\n\n\n

Une r\u00e9duction de la friction turbulente peut \u00eatre obtenue\npar l\u2019injection de mati\u00e8res dans l\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

Des\nagents filmog\u00e8nes<\/strong> inject\u00e9s dans un \u00e9coulement (plus\ng\u00e9n\u00e9ralement gazeux) produisent une r\u00e9duction de la tra\u00een\u00e9e a\u00e9rodynamique sur\nune plaque en contact avec cet \u00e9coulement ou une r\u00e9duction des pertes de charge\n\u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une conduite. L\u2019action de ces agents qui se d\u00e9posent sur une\nparoi peut \u00eatre de diff\u00e9rentes natures occasionnant soit un glissement pari\u00e9tal\npar une sorte de glissement des agents inject\u00e9s en bordure de paroi (diminution\nde la vitesse relative de l\u2019\u00e9coulement vis \u00e0 vis de la paroi) soit une force\nmol\u00e9culaire, normale \u00e0 la paroi, repoussant les mol\u00e9cules du fluide de la paroi\nse trouvant ainsi moins frein\u00e9es par celle-ci.<\/p>\n\n\n\n

Des agents visco \u00e9lastiques<\/strong> inject\u00e9s dans un \u00e9coulement (plus g\u00e9n\u00e9ralement liquide) produisent une r\u00e9duction des pertes de charge \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une conduite par un effet d\u2019amortissement de la turbulence au c\u0153ur de l\u2019\u00e9coulement. La r\u00e9duction des pertes de charge peut atteindre 75% dans certaines situations au d\u00e9triment d\u2019un co\u00fbt d\u2019injection particuli\u00e8rement \u00e9lev\u00e9 de ces agents.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

1.6-Glissement pari\u00e9tal <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

On peut distinguer au moins deux cas de\nglissement pari\u00e9tal.<\/p>\n\n\n\n

Le premier cas<\/strong><\/em> a trait \u00e0 la composition chimique de la paroi et aux interactions mol\u00e9culaires s\u2019\u00e9tablissant entre la mati\u00e8re constituant la paroi et celle du fluide en d\u00e9placement<\/strong>. Des forces mol\u00e9culaires normales \u00e0 la paroi peuvent s\u2019\u00e9tablir. Dans le cas d\u2019une force dirig\u00e9e de la paroi vers le c\u0153ur de l\u2019\u00e9coulement, les mol\u00e9cules du fluide sont d\u2019autant moins frein\u00e9es par la paroi qu\u2019elles sont plus repouss\u00e9es par celle-ci. Il en r\u00e9sulte une augmentation de la vitesse de l\u2019\u00e9coulement que l\u2019on d\u00e9signera par glissement pari\u00e9tal. Dans le cas contraire, Il en r\u00e9sulte une diminution de la vitesse de l\u2019\u00e9coulement, c’est-\u00e0-dire un freinage pari\u00e9tal. Le glissement ou le freinage pari\u00e9tal sont caract\u00e9ris\u00e9s par une \u00ab longueur de glissement \u00bb mesurant la distance entre la paroi physique et la condition de vitesse nulle (apr\u00e8s extrapolation du profil de vitesse).<\/p>\n\n\n\n

Le second cas<\/em><\/strong> a trait au d\u00e9placement d\u2019une paroi mobile \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une paroi fixe<\/strong> (par exemple, une conduite).<\/p>\n\n\n\n

Imaginons, dans un premier temps<\/em><\/strong>, un\nfluide ne circulant pas par lui-m\u00eame dans une conduite mais confin\u00e9 dans des containers<\/strong> (caissons) \u00e9tanches.\nDans cette situation, la perte de charge se limite aux pertes visqueuses pari\u00e9tales\net turbulentes s\u2019\u00e9tablissant entre la couche limite et la paroi du container\nsoit sur une tr\u00e8s courte longueur. Ces pertes \u00e9tant tr\u00e8s faibles, il en r\u00e9sulte\nune tr\u00e8s faible perte d\u2019\u00e9nergie et une tr\u00e8s faible perte de charge dans la\nconduite fixe.<\/p>\n\n\n\n

Imaginons, dans un second temps<\/em><\/strong>, une paroi mobile<\/strong>, rigoureusement\ncirculaire, se d\u00e9pla\u00e7ant \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une paroi fixe (conduite), \u00e9galement\nrigoureusement circulaire et d\u2019un diam\u00e8tre tr\u00e8s l\u00e9g\u00e8rement sup\u00e9rieur \u00e0 celui de\nla paroi mobile. Dans cette situation, il s\u2019\u00e9tablit deux d\u00e9placements relatifs,\ncelui de la paroi mobile vis-\u00e0-vis de la paroi fixe et celui de l\u2019\u00e9coulement \u00e0\nl\u2019int\u00e9rieur de la paroi mobile. La perte d\u2019\u00e9nergie correspondant \u00e0 la paroi\nmobile est tr\u00e8s faible compte tenu de la faible distance entre les deux parois\net de la moindre vitesse relative de la paroi mobile compar\u00e9 \u00e0 un \u00e9coulement\nlibre dans une conduite fixe. Il en est de m\u00eame pour la perte de charge de\nl\u2019\u00e9coulement \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la paroi mobile, les pertes de charge \u00e9tant proportionnelles\nau carr\u00e9 de a vitesse.<\/p>\n\n\n\n

Imaginons, dans un troisi\u00e8me temps<\/em><\/strong>,\nune situation quelque peu plus r\u00e9aliste concernant les mat\u00e9riaux utilis\u00e9s. Son\nprincipe, interm\u00e9diaire par rapport aux deux cas pr\u00e9c\u00e9dents, serait le suivant.\nUne mati\u00e8re souple est produite in situ ou d\u00e9ploy\u00e9e en amont de la conduite\nsous forme de lani\u00e8res ou de bandes<\/strong> fines\net flexibles, parall\u00e8les \u00e0 la paroi de la conduite et entra\u00een\u00e9es par une sorte de bouclier se situant en aval, pouss\u00e9 par le\nfluide<\/strong>. Ce syst\u00e8me est reproduit le long de la canalisation autant de fois que\nle demandent la longueur de la canalisation et la longueur du syst\u00e8me bandes \u2013\nbouclier. Il s\u2019\u00e9tablit un \u00e9coulement complexe du fluide dans lequel le fluide\nest majoritairement enclav\u00e9 \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des lani\u00e8res (bandes), par\ncons\u00e9quent, en tr\u00e8s faible mouvement relatif par rapport \u00e0 celles-ci. La turbulence\ninterne aux bandes est quasi inexistante tandis que celle qui est externe\n\u00e9volue sur de tr\u00e8s courtes distances et est fortement att\u00e9nu\u00e9e par les bandes\nsouples. <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

Th\u00e8me 2 – LES CONDUITES DE GAZ ou DE LIQUIDE<\/strong> <\/h1>\n\n\n\n
\"Symbole
Credit : https:\/\/fr.depositphotos.com\/stock-photos\/pipeline.html<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

2.1-G\u00e9n\u00e9ralit\u00e9s sur les pipelines<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Les pipelines font appel \u00e0 de nombreuses sciences\nou sp\u00e9cialit\u00e9s, entre autres, la\nm\u00e9tallurgie, la chimie, la g\u00e9ophysique, le g\u00e9nie civil, la m\u00e9canique des\nfluides, la g\u00e9opolitique ou l\u2019\u00e9conomie<\/strong>. Les probl\u00e8mes rencontr\u00e9s sont tr\u00e8s\nnombreux et de diff\u00e9rentes natures. En m\u00e9tallurgie, les probl\u00e8mes rencontr\u00e9s\nont trait \u00e0 la qualit\u00e9 et \u00e0 la composition des aciers pour leur tenue \u00e0 la\npression, \u00e0 la temp\u00e9rature, \u00e0 la d\u00e9pressurisation, \u00e0 la corrosion. En chimie,\nles probl\u00e9matiques rencontr\u00e9es sont principalement ax\u00e9es vers la protection\ncontre la corrosion (dont les syst\u00e8mes de contr\u00f4le) et l\u2019utilisation de\nrev\u00eatements internes et externes mais \u00e9galement par les diff\u00e9rentes causes de\nbouchage (formation d\u2019hydrates ou de paraffine). La G\u00e9ophysique et le g\u00e9nie\ncivil se pr\u00e9occupent de la tenue des pipelines sur leur support terrestres ou\nmaritimes. La m\u00e9canique des fluides abordent des aspects hydrauliques avec la\nformation de bouchons de liquide transport\u00e9s par le gaz ou divers aspects\na\u00e9rodynamiques d\u00e9terminant le dimensionnement des pipelines et des stations de\ncompression. La g\u00e9opolitique intervient dans le trac\u00e9 d\u2019un pipeline (d\u00e9vier un\ntrac\u00e9 en faveur ou \u00e0 l\u2019encontre d\u2019un pays) assurant la s\u00e9curit\u00e9\nd\u2019approvisionnement et son int\u00e9r\u00eat \u00e9conomique. L\u2019\u00e9conomie est, bien s\u00fbr\nessentielle puisque c\u2019est elle qui d\u00e9termine la faisabilit\u00e9 d\u2019un pipeline. <\/p>\n\n\n\n

Nous nous int\u00e9ressons, plus particuli\u00e8rement, dans ce th\u00e8me \u00e0 quelques aspects ayant trait \u00e0 la m\u00e9canique des fluides<\/strong> : l\u2019impact du vieillissement des rev\u00eatements internes d\u2019une conduite sur le facteur de transmission, la part des pertes de charge li\u00e9es aux soudures externes avec p\u00e9n\u00e9tration \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un pipeline, le mode de r\u00e9alisation de surfaces structur\u00e9es \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une section de tube, un appareil de contr\u00f4le permettant la mesure en continu de la rugosit\u00e9 hydraulique le long d\u2019un pipeline ainsi que l\u2019int\u00e9r\u00eat \u00e9conomique de techniques de r\u00e9duction de tra\u00een\u00e9e a\u00e9rodynamique.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

2.2-Vieillissement des rev\u00eatements internes de conduite <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Le th\u00e8me 1 sur \u00ab la friction fluidique \u00bb<\/strong> s\u2019int\u00e9resse plus particuli\u00e8rement \u00e0 la caract\u00e9risation de surface (rugosit\u00e9 et ondulations) de rev\u00eatements internes nouvellement appliqu\u00e9s<\/strong> ainsi qu\u2019\u00e0 leur performance a\u00e9rodynamique mesur\u00e9e dans un appareil d\u2019essais a\u00e9rodynamiques appel\u00e9 le \u00ab Cylindre tournant \u00bb (Rotating Cylinder Unit).<\/p>\n\n\n\n

Le th\u00e8me 2 sur \u00ab les pipelines \u00bb est ax\u00e9 sur les rev\u00eatements\nvieillis<\/strong> c’est-\u00e0-dire soumis aux conditions d\u2019exploitation afin d\u2019en\nd\u00e9terminer l\u2019impact sur leur performance a\u00e9rodynamique. Les conditions de\nvieillissement \u00e9tudi\u00e9es ont trait \u00e0 la d\u00e9compression rapide d\u2019une conduite, l\u2019interaction\nphysico chimique entre les rev\u00eatements internes et certains agents chimiques\nrencontr\u00e9s dans le transport du gaz, en particulier, le tri \u00e9thyl\u00e8ne glycol.\nLes essais montrent parfois une forte d\u00e9t\u00e9rioration des performances\na\u00e9rodynamiques de certains rev\u00eatements m\u00eame lorsque leurs caract\u00e9ristiques de\nsurface n\u2019ont pas \u00e9t\u00e9 modifi\u00e9es. Ce r\u00e9sultat a\u00e9rodynamique est semble-t-il le\nfruit d\u2019une modification physico chimique en surface du rev\u00eatement. Dans cette\nsituation, la d\u00e9gradation des performances peut \u00eatre interpr\u00e9t\u00e9e par un\n\u00ab freinage mol\u00e9culaire \u00bb de la paroi (l\u2019inverse d\u2019un glissement\npari\u00e9tal).<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

2.3-Incidence des soudures sur le transport d\u2019un gaz<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Les soudures r\u00e9alis\u00e9es \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur d\u2019une conduite ou d\u2019un pipeline\npeuvent p\u00e9n\u00e9trer \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de ceux-ci avec un impact plus ou moins\nimportant selon les caract\u00e9ristiques de la soudure (hauteur de p\u00e9n\u00e9tration et\ncheminement \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la conduite) ainsi que de l\u2019\u00e9coulement repr\u00e9sent\u00e9 le\nplus souvent par un nombre de Reynolds<\/strong>.\nPlus ce nombre sera \u00e9lev\u00e9 (masse volumique, pression et vitesse d\u2019\u00e9coulement\n\u00e9lev\u00e9es) et plus les pertes de charge seront importantes. Au contraire plus de\nnombre sera faible et plus les pertes de charge pourront \u00eatre n\u00e9glig\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

A cet effet, il convient de distinguer trois types de soudure associ\u00e9s \u00e0\ntrois formes particuli\u00e8res.<\/p>\n\n\n\n

Les soudures longitudinales<\/strong> proviennent de la fabrication de tubes\nforg\u00e9s, roul\u00e9s puis soud\u00e9s dans la direction longitudinale. Cette soudure bien\nque de tr\u00e8s grande longueur est sans incidence sur le transport du gaz\npuisqu\u2019en parfait alignement avec l\u2019\u00e9coulement. La hauteur de p\u00e9n\u00e9tration\npr\u00e9sente \u00e9galement tr\u00e8s peu d\u2019incidence sur les pertes de charge.<\/p>\n\n\n\n

Les soudures radiales<\/strong> se rencontrent \u00e0 intervalle r\u00e9gulier\n(souvent tous les 12 m) \u00e0 la jonction des tubes en vue de la construction d\u2019un\npipeline. Perpendiculaire \u00e0 l\u2019\u00e9coulement, ce type de soudure fait partiellement\nobstacle \u00e0 l\u2019\u00e9coulement. L\u2019impact sur l\u2019\u00e9coulement est de quelques pourcents. Les\npertes de charge sont d\u00e9termin\u00e9es, principalement, par la hauteur de\np\u00e9n\u00e9tration de la soudure et par l\u2019\u00e9paisseur de la couche limite, elle-m\u00eame\nd\u00e9termin\u00e9e par les conditions d\u2019\u00e9coulement (principalement, le nombre de\nReynolds). Des calculs ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 l\u2019aide d\u2019un code de m\u00e9canique des\nfluides de type RANS (Reynolds Average Navier Stockes) pour diff\u00e9rentes\nhauteurs et formes de soudure (semi circulaire, allong\u00e9e) et pour diff\u00e9rentes\nconditions d\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

Les soudures spiral\u00e9es<\/strong> proviennent de la fabrication de sections de tube de grande longueur (18 \u00e0 24 m), de grand diam\u00e8tre pour des pressions moyennes d\u2019exploitation (de l\u2019ordre de 100 bars). Ces tubes sont fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de plaques enroul\u00e9es. Ce mode de fabrication permet la production de tubes \u00e0 un co\u00fbt relativement faible. Interm\u00e9diaire entre la soudure longitudinale et la soudure radiale, les pertes de charge sont fortement d\u00e9pendantes de l\u2019angle de l\u2019h\u00e9lice (la spirale) mais \u00e9galement de la hauteur de p\u00e9n\u00e9tration \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du tube et de l\u2019\u00e9paisseur de la couche limite. L\u2019analyse des pertes de charge est particuli\u00e8rement complexe puisqu\u2019il convient de r\u00e9aliser les simulations d\u2019\u00e9coulement sur des sections de tube asym\u00e9triques et sur de grandes longueurs. Des calculs ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 l\u2019aide d\u2019un code RANS pour diff\u00e9rentes hauteurs et formes de soudure, plusieurs angles d\u2019h\u00e9lice et pour plusieurs conditions d\u2019\u00e9coulement.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/internal-pipeline-welds\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

2.4-R\u00e9alisation de surfaces structur\u00e9es \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un tube de grande longueur<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Le b\u00e9n\u00e9fice des surfaces structur\u00e9es a \u00e9t\u00e9 pr\u00e9sent\u00e9 dans le th\u00e8me 1 et,\nplus en d\u00e9tail, dans le cas de surfaces structur\u00e9es bi dimensionnelles,\ntridimensionnelle de type 1 (une onde sinuso\u00efdale transversale parall\u00e8le \u00e0 la\nparoi) et, tr\u00e8s succinctement, tridimensionnelle de type 2 (deux ondes\nsinuso\u00efdales transversales dont l\u2019une est parall\u00e8le et l\u2019autre orthogonale \u00e0 la\nparoi).<\/p>\n\n\n\n

La r\u00e9alisation de surfaces structur\u00e9es sur une surface plane ou \u00e0\nl\u2019int\u00e9rieur d\u2019un cylindre (par exemple, un tube de pipeline) peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e\nd\u2019un grand nombre de fa\u00e7ons. Dans le cas de structures de grandes dimensions\n(millim\u00e9triques) et pour une surface r\u00e9duite, il est possible de les r\u00e9aliser\nde fa\u00e7on m\u00e9canique. Dans le cas de structures de petites dimensions (quelques\ndizaines de microns) devant \u00eatre r\u00e9alis\u00e9es sur de tr\u00e8s grandes surfaces, il\nconvient d\u2019utiliser une autre m\u00e9thode. La\nm\u00e9thode retenue dans ce document comprend trois \u00e9tapes.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dans une premi\u00e8re \u00e9tape, les\nsurfaces structur\u00e9es sont r\u00e9alis\u00e9es <\/strong>avec une tr\u00e8s grande finesse \u00e0 l\u2019aide d\u2019un laser femto seconde sur une\nsurface relativement rigide<\/strong> (surface \u00e9rod\u00e9e \u2013 ablation laser). Ces lasers\npermettent la r\u00e9alisation de rainures de formes r\u00e9guli\u00e8res dans un mouvement\np\u00e9riodique transversal (3D1) et avec une profondeur p\u00e9riodiquement ajustable\n(3D2).<\/p>\n\n\n\n

Dans une seconde \u00e9tape, on proc\u00e8de \u00e0 la fabrication d\u2019une pi\u00e8ce flexible moul\u00e9e sur la surface \u00e9rod\u00e9e (ablat\u00e9e)<\/strong>.\nLes structures de la pi\u00e8ce flexible sont l\u2019image miroir des structures de la\npi\u00e8ce \u00e9rod\u00e9e par ablation laser.<\/p>\n\n\n\n

Dans une troisi\u00e8me \u00e9tape, on applique un rev\u00eatement interne \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un tube \u00e0 structurer int\u00e9rieurement puis on applique peu apr\u00e8s la pi\u00e8ce flexible sur le rev\u00eatement fra\u00eechement appliqu\u00e9.<\/strong> Apr\u00e8s un temps requis pour le durcissement du rev\u00eatement, la pi\u00e8ce flexible est retir\u00e9e. Les structures \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du tube sont identiques \u00e0 celles r\u00e9alis\u00e9es au cours de la premi\u00e8re \u00e9tape.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

2.5-Mesure des param\u00e8tres hydrauliques \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un pipeline <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Des appareils sont parfois introduits \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des pipelines lors\ndes op\u00e9rations de maintenance. Ces appareils se d\u00e9clinent en deux cat\u00e9gories\nprincipales : les \u00abfurets \u00bb (\u00ab pigs \u00bb en anglais) racleurs\nqui visent essentiellement \u00e0 effectuer un nettoyage \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un pipeline\n(d\u00e9placement ou enl\u00e8vement des d\u00e9p\u00f4ts de paraffines ou des bouchons de\nliquide). Ces furets sont strictement passifs. Il existe une seconde cat\u00e9gorie\ndont l\u2019objet est d\u2019effectuer des mesures comme, l\u2019\u00e9paisseur de la paroi du\npipeline pour \u00e9valuer les effets de la corrosion et adapter le d\u00e9bit et la\nfr\u00e9quence d\u2019injection des produits anticorrosion. Ces furets sont \u00e9quip\u00e9s\nd\u2019\u00e9lectronique, de batteries, d\u2019\u00e9metteurs et de capteurs divers. Ils sont dits\nactifs ou \u00ab intelligents \u00bb<\/strong>.\nLe terme utilis\u00e9 en anglais est \u00ab Smart\nMonitoring Pig \u00bb.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il est propos\u00e9 dans ce document un autre type de Smart Monitoring Pig\ndont l\u2019objectif est de mesurer en continu, la rugosit\u00e9 hydraulique sur toute la\nlongueur d\u2019un pipeline. L\u2019appareil s\u2019inspire du fonctionnement du Rotating\nCylinder Unit d\u00e9crit dans le th\u00e8me 1 (friction fluidique). Il fonctionne de la\nfa\u00e7on suivante : un cylindre est mis en rotation \u00e0 l\u2019aide d\u2019un moteur\n\u00e9lectrique \u00e0 proximit\u00e9 de la paroi du pipeline. Un tube de Pitot install\u00e9 dans l\u2019entrefer entre le cylindre et la paroi\nmesure la vitesse du gaz interm\u00e9diaire et en d\u00e9duit la rugosit\u00e9 hydraulique<\/strong>\nqui est par la suite enregistr\u00e9e dans une m\u00e9moire num\u00e9rique. La mesure peut se\nfaire \u00e9galement selon diff\u00e9rents angles transversaux (Nord, Sud, Est, Ouest ou\ninterm\u00e9diaire).<\/p>\n\n\n\n

Accompagn\u00e9e de mesures de pression et de temp\u00e9rature, la mesure de la rugosit\u00e9 hydraulique permettrait une analyse fine des zones de corrosion et de d\u00e9p\u00f4t le long du pipeline.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/pipeline-pig-monitoring\/<\/a> <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

2.6-Etudes technico \u00e9conomiques<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Le co\u00fbt d\u2019un pipeline d\u00e9pend d\u2019un tr\u00e8s grand nombre de param\u00e8tres \u00e0\ncommencer par les caract\u00e9ristiques du fluide transport\u00e9. Il d\u00e9pend \u00e9galement de\nla qualit\u00e9 de l\u2019acier, du diam\u00e8tre et de la pression d\u2019\u00e9tude du pipeline ainsi\nque des stations de compression voire de re-compression (pipeline de plusieurs\nmilliers de km). Tous ces param\u00e8tres sont, bien entendu, li\u00e9s entre eux devant,\npour certains, faire l\u2019objet d\u2019un compromis. <\/p>\n\n\n\n

Le co\u00fbt d\u2019investissement \u00e9tant consid\u00e9rable,\nil est important de minimiser les pertes de charge.<\/strong> Pour un pipeline dans une configuration\ndonn\u00e9e, une r\u00e9duction des pertes de charge peut \u00eatre obtenue de diff\u00e9rentes\nfa\u00e7ons avec parfois de hautes performances associ\u00e9es \u00e0 une complexit\u00e9 technologique.<\/p>\n\n\n\n

Pour faciliter la compr\u00e9hension de l\u2019\u00e9tude technico – \u00e9conomique,\nquelques \u00e9l\u00e9ments techniques sont rappel\u00e9s ci-dessous. Pour une conduite de\ndiam\u00e8tre donn\u00e9 et un fluide de viscosit\u00e9 donn\u00e9e, l\u2019\u00e9paisseur de la couche\nlimite (environ 5 fois l\u2019\u00e9paisseur de la couche visqueuse) est inversement\nproportionnelle \u00e0 la masse volumique (pour un gaz, produit de la masse mol\u00e9culaire\npar la pression absolue et l\u2019inverse de la temp\u00e9rature absolue), ainsi qu\u2019\u00e0 la\nvitesse de d\u00e9placement du fluide. Cette \u00e9paisseur est \u00e9galement une fonction\ninverse du nombre de Reynolds. Le facteur de friction est une fonction\nd\u00e9croissante du nombre de Reynolds jusqu\u2019\u00e0 une valeur seuil o\u00f9 il est\nsensiblement d\u00e9termin\u00e9 par la rugosit\u00e9 relative. Les pertes de charge sont\nproportionnelles au facteur de friction, au carr\u00e9 de la vitesse, \u00e0 la masse\nvolumique, \u00e0 la longueur de la conduite et l\u2019inverse du diam\u00e8tre. Pour un d\u00e9bit massique donn\u00e9, les pertes de\ncharge varient avec l\u2019inverse du diam\u00e8tre \u00e0 la puissance 5.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Pipeline non rev\u00eatu int\u00e9rieurement<\/strong> : la rugosit\u00e9 du pipeline augmente\nsensiblement au fil du temps. Si le nombre de Reynolds est faible (couche\nlimite \u00e9paisse), les pertes de charge sont peu d\u00e9pendantes de la rugosit\u00e9.\nAu-del\u00e0 d\u2019un certain nombre de Reynolds, les pertes de charge deviennent\nrelativement importantes.<\/p>\n\n\n\n

Pipeline rev\u00eatu int\u00e9rieurement<\/strong> : l\u2019application d\u2019un rev\u00eatement interne\navec une \u00e9paisseur approchant une centaine de microns r\u00e9duit fortement la\nrugosit\u00e9 interne du pipeline. Cette valeur est maintenue \u00e0 un niveau\nrelativement faible pendant plusieurs dizaines d\u2019ann\u00e9es d\u2019exploitation. Cette\nsolution permet de r\u00e9duire fortement les pertes de charge par comparaison avec\nune conduite non rev\u00eatue.<\/p>\n\n\n\n

Pipeline rev\u00eatu int\u00e9rieurement avec lissage\ndu rev\u00eatement<\/strong> avant\ndurcissement (voir section correspondante). Cette proc\u00e9dure permet une\nr\u00e9duction suppl\u00e9mentaire du facteur de friction lorsque la couche limite\npr\u00e9sente une faible \u00e9paisseur (vitesse et pression \u00e9lev\u00e9es, cad nombre de\nReynolds \u00e9lev\u00e9).<\/p>\n\n\n\n

Pipeline rev\u00eatu int\u00e9rieurement avec structuration\n2D<\/strong> (voir sections correspondantes :\napplication et performance 2D) du rev\u00eatement avant durcissement. Cette\nproc\u00e9dure permet une r\u00e9duction du facteur de friction de l\u2019ordre de 8 % par\nrapport \u00e0 une surface rigoureusement lisse et cela quel que soit l\u2019\u00e9paisseur de\nla couche limite. Cette m\u00e9thode est plus facile \u00e0 mettre en place pour une\ndimension moyenne des structures sup\u00e9rieure \u00e0 50 microns (\u00e9paisseur moyenne de\nla couche limite). A noter que pour le transport de l\u2019eau, la dimension moyenne\ndes structures est de l\u2019ordre de 100 microns.<\/p>\n\n\n\n

Pipeline rev\u00eatu int\u00e9rieurement avec\nstructuration 3D<\/strong> (voir\nsections correspondantes) du rev\u00eatement avant durcissement. Cette proc\u00e9dure\npermet une r\u00e9duction suppl\u00e9mentaire du facteur de friction de l\u2019ordre de 16 %\npar rapport \u00e0 une surface rigoureusement lisse et cela quel que soit l\u2019\u00e9paisseur\nde la couche limite. Comme dans la section pr\u00e9c\u00e9dente, cette m\u00e9thode est plus\nfacile \u00e0 mettre en place pour une dimension moyenne des structures sup\u00e9rieure \u00e0\n50 microns. La r\u00e9alisation d\u2019une surface structur\u00e9e est l\u00e9g\u00e8rement plus\ncouteuse que celle d\u2019une surface lisse concernant la r\u00e9alisation des moules\nprimaires. <\/p>\n\n\n\n

Ces \u00e9l\u00e9ments techniques permettent de choisir le type et la m\u00e9thode\nd\u2019application d\u2019un rev\u00eatement interne, la pression de fonctionnement, le\ndiam\u00e8tre moyen du pipeline, la taille et la distance s\u00e9parant les stations de\ncompression dans le cadre d\u2019une optimisation \u00e9conomique.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

Th\u00e8me 3 – ECOULEMENTS DIPHASIQUE<\/strong>S <\/h1>\n\n\n\n
\"Symbole
Credit : https:\/\/www.thermal-engineering.org\/what-is-bubbly-flow-two-phase-flow-definition\/<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

3.1-Compression – pompage diphasique (polyphasique)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

3.1.1-Les limites en polyphasique des \u00e9quipements de compression et de pompage monophasique <\/strong><\/p>\n\n\n\n

On entend par\ncompression monophasique, la compression d\u2019une phase gazeuse (compressible) et\npar pompage monophasique, le pompage d\u2019une phase liquide (incompressible). Par\nla suite, on utilise indiff\u00e9remment le terme de compression ou de pompage d\u00e8s\nlors qu\u2019il s\u2019agit d\u2019un m\u00e9lange diphasique.<\/p>\n\n\n\n

Les \u00e9quipements requis\npour la compression ou le pompage monophasique sont du type volum\u00e9trique\n(pistons, engrenages, diaphragmes) ou roto dynamique. Dans le premier cas,\nl\u2019\u00e9nergie transmise par la machine d\u2019entra\u00eenement est directement convertie en\npression. Ces machines poss\u00e8dent de nombreux avantages dont le rendement et la\ncapacit\u00e9 de comprimer une phase diphasique avec une bonne efficacit\u00e9 (ce\nparam\u00e8tre mesure le rapport entre les rendements, respectivement, diphasique et\nmonophasique). Ces machines sont, en revanche, lourdes, encombrantes et\nrequi\u00e8rent une maintenance importante. Dans le second cas, l\u2019\u00e9nergie transmise\npar la machine d\u2019entra\u00eenement est convertie en vitesse (au travers d\u2019une roue\nou d\u2019un impulseur mobile) puis en pression (au travers d\u2019un diffuseur ou d\u2019un redresseur\nfixe). Ces machines poss\u00e8dent de nombreux avantages en termes de pression\n(machines radiales \/ centrifuges) et de d\u00e9bit volumique (machines axiales)\nd\u2019encombrement et de maintenance. En revanche, le rendement est largement\nd\u00e9pendant du d\u00e9bit volumique. Par ailleurs, ces machines sont totalement\ninadapt\u00e9es \u00e0 la compression diphasique que ce soit en pr\u00e9sence d\u2019une faible\nquantit\u00e9 de liquide associ\u00e9 \u00e0 une phase gazeuse (\u00e9rosion) ou d\u2019une faible quantit\u00e9\nde gaz associ\u00e9 \u00e0 une phase liquide (bouchon de gaz dans l\u2019ou\u00efe d\u2019entr\u00e9e d\u2019une\nroue radiale). Au-del\u00e0 d\u2019un tr\u00e8s faible taux de gaz ou de liquide, l\u2019efficacit\u00e9\ndiphasique tend vers z\u00e9ro.<\/p>\n\n\n\n

3.1.2-Hydrauliques h\u00e9lico axiales \u2013 Type Pos\u00e9idon \u2013 1\u00e8re<\/sup> g\u00e9n\u00e9ration<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Pour rem\u00e9dier \u00e0\nl\u2019impossibilit\u00e9 des machines roto dynamiques conventionnelles de comprimer les\neffluents diphasiques, l\u2019IFP a d\u00e9velopp\u00e9 une hydraulique h\u00e9lico axiale d\u00e9nomm\u00e9e\nPos\u00e9idon. L\u2019impulseur (la roue) se caract\u00e9rise par des aubes avec un tr\u00e8s\nfaible angle d\u2019entr\u00e9e (souvent moins de 10 degr\u00e9s) et une tr\u00e8s faible courbure.\nCes aubes sont, par cons\u00e9quent, assez allong\u00e9es (taux de recouvrement entre 1.5\net 2.0) g\u00e9n\u00e9rant des pertes visqueuse relativement importantes. De par leur\nconstitution, les acc\u00e9l\u00e9rations dans les directions longitudinale, transversale\net radiale sont relativement faibles. Ces caract\u00e9ristiques s\u2019expliquent par une\nfaible variation de la section de passage (l\u2019aire) le long de l\u2019\u00e9coulement, des\naubes peu incurv\u00e9es et l\u2019action d\u2019une\nforce de Coriolis dans la direction radiale r\u00e9duisant l\u2019effet de la force\ncentrifuge<\/strong>. Pour un rapport des d\u00e9bits volumiques faible ou \u00e9lev\u00e9 caract\u00e9ris\u00e9\npar le param\u00e8tre GLR<\/strong> (pour\n\u00ab Gas – Liquid Ratio \u00bb), l\u2019efficacit\u00e9 diphasique est proche de 1. En\nrevanche, pour un GLR interm\u00e9diaire (entre 2 et 10 selon la g\u00e9om\u00e9trie),\nl\u2019efficacit\u00e9 d\u00e9cro\u00eet lors d\u2019une diminution du rapport GLDR<\/strong> des masses volumiques (pour \u00ab Gas \u2013 Liquid\nDensity Ratio \u00bb).<\/p>\n\n\n\n

En conclusion<\/em> \u2013 Malgr\u00e9 de relativement bonnes performances, par comparaison\navec les machines monophasiques, l\u2019hydraulique Pos\u00e9idon pr\u00e9sente plusieurs\ninconv\u00e9nients : des pertes visqueuses importantes et une faible efficacit\u00e9\ndiphasique aux GLR interm\u00e9diaires.<\/p>\n\n\n\n

3.1.3-Hydrauliques h\u00e9lico axiales avec contr\u00f4le du glissement interfacial \u2013 2nde<\/sup> g\u00e9n\u00e9ration<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le fonctionnement de\nl\u2019hydraulique Pos\u00e9idon est satisfaisant aux faibles GLR, les faibles\nacc\u00e9l\u00e9rations orthogonales (longitudinale, transversale et radiale) limitant la\ns\u00e9paration des phases dans les trois directions. Au-del\u00e0 d\u2019un certain GLR (par\nexemple 2 \u2013 valeur d\u00e9pendante de nombreux param\u00e8tres dont la pression, la\nviscosit\u00e9 et la tension de surface), les deux phases se s\u00e9parent g\u00e9n\u00e9rant de\nfortes pertes interfaciales. Dans une hydraulique strictement h\u00e9lico axiale, la\nphase liquide est projet\u00e9e contre la surface de plus grand diam\u00e8tre la freinant\ndans son d\u00e9placement (force visqueuse) qui induit \u00e0 son tour un freinage de la\nphase gazeuse (forte dissipation d\u2019\u00e9nergie \u00e0 l\u2019interface). La diff\u00e9rence de vitesses entre les deux phases est d\u00e9sign\u00e9e par le\nglissement interfacial<\/strong>. Le freinage pari\u00e9tal est d\u2019autant plus important\nque le film liquide est de faible \u00e9paisseur.<\/p>\n\n\n\n

Pour rem\u00e9dier \u00e0 cette\nsituation, la partie externe de l\u2019impulseur (plus grand diam\u00e8tre) est tr\u00e8s\nl\u00e9g\u00e8rement radiale comprenant, \u00e0 l\u2019entr\u00e9e, une courbure convexe (centre de la\ncourbure dirig\u00e9e vers l\u2019ext\u00e9rieur) permettant une acc\u00e9l\u00e9ration de la phase\nliquide et, \u00e0 la sortie, une courbure concave (centre vers l\u2019int\u00e9rieur)\npermettant une d\u00e9c\u00e9l\u00e9ration de la phase liquide. Ces deux courbures permettent\nde minimiser l\u2019\u00e9cart de vitesse entre les deux phases. Cette action est d\u00e9sign\u00e9e par \u00ab contr\u00f4le du glissement interfacial \u00bb.<\/strong>\nCette action permet une augmentation tr\u00e8s importante de l\u2019efficacit\u00e9 diphasique\npour toute valeur de GLR, y compris, pour de faibles valeurs du rapport GLDR.<\/p>\n\n\n\n

Le contr\u00f4le du\nglissement interfacial permet une certaine \u00ab relaxation \u00bb\ndes contraintes d\u2019aube.<\/strong> En particulier, les aubes peuvent pr\u00e9senter une\nmoindre longueur (taux de recouvrement plus faible \u2013 rendement plus \u00e9lev\u00e9),\nlimitant ainsi les pertes visqueuses \u00e9galement une plus grande courbure,\naugmentant ainsi le coefficient de hauteur manom\u00e9trique (taux de compression).<\/p>\n\n\n\n

En conclusion<\/em> \u2013 Cette hydraulique de seconde g\u00e9n\u00e9ration pr\u00e9sente, par rapport\n\u00e0 la pr\u00e9c\u00e9dente, un rendement et un coefficient de hauteur manom\u00e9trique\nmonophasique plus \u00e9lev\u00e9s ainsi qu\u2019une efficacit\u00e9 diphasique plus \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

3.1.4-Hydrauliques radio h\u00e9lico axiales \u2013 Compression d’un gaz humide<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La conception d\u2019une\nhydraulique adapt\u00e9e \u00e0 la compression d\u2019un gaz humide d\u00e9coule de la conception\nde l\u2019hydraulique h\u00e9lico axiale de seconde g\u00e9n\u00e9ration.<\/p>\n\n\n\n

Le terme \u00ab gaz\nhumide \u00bb d\u00e9signe un faible taux de liquide correspondant \u00e0 un freinage\nimportant de la phase liquide le long de la surface de plus grand diam\u00e8tre. Par\nvoie de cons\u00e9quence, les courbures externes situ\u00e9es, respectivement, \u00e0 l\u2019entr\u00e9e\net \u00e0 la sortie de l\u2019impulseur sont accentu\u00e9es de fa\u00e7on \u00e0 fortement acc\u00e9l\u00e9rer le\nfilm liquide (faible \u00e9paisseur) en direction de la sortie.<\/p>\n\n\n\n

Cette configuration se\ntraduit par un diam\u00e8tre, respectivement, r\u00e9duit \u00e0 l\u2019entr\u00e9e et plus grand en\nsortie. Cette configuration pr\u00e9sente deux avantages : une moindre \u00e9rosion\npar gouttelettes \u00e0 l\u2019entr\u00e9e de l\u2019impulseur et un coefficient de hauteur\nmanom\u00e9trique plus \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

3.1.5-Hydrauliques radio h\u00e9lico axiales \u2013 Ecoulement \u00e0 bulles et liquide visqueux<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dans un \u00e9coulement \u00e0\nbulles (faible GLR), les forces de s\u00e9paration (acc\u00e9l\u00e9ration) pr\u00e9sentent un moindre\neffet devant les forces de tra\u00een\u00e9e des bulles immerg\u00e9es dans le liquide.<\/p>\n\n\n\n

Les forces de s\u00e9paration\n\u00e9tant relativement moindres, il est possible d\u2019appliquer une certaine\n\u00ab relaxation \u00bb des r\u00e8gles de conception de l\u2019hydraulique de 1\u00e8re<\/sup>\ng\u00e9n\u00e9ration (Pos\u00e9idon). Il est, en particulier, possible de concevoir une\nhydraulique l\u00e9g\u00e8rement radiale (h\u00e9lico radio axiale), de raccourcir la longueur\ndes aubes et de les incurver de fa\u00e7on \u00e0 augmenter le rendement ainsi que le\ncoefficient de hauteur manom\u00e9trique.<\/p>\n\n\n\n

En pr\u00e9sence d\u2019un liquide\nvisqueux, les forces de tra\u00een\u00e9e des bulles dans le liquide augmentent fortement\npar rapport \u00e0 un liquide non visqueux. Par voie de cons\u00e9quence, il est possible\nd\u2019appliquer une plus grande \u00ab relaxation \u00bb des r\u00e8gles de conception\nde l\u2019hydraulique de 1\u00e8re<\/sup> g\u00e9n\u00e9ration.<\/p>\n\n\n\n

–http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/two-phase-flow-pumps\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

_<\/p>\n\n\n\n

3.2-D\u00e9tente diphasique<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

3.2.1-Les limites de l\u2019expansion (d\u00e9tente) monophasique<\/strong><\/p>\n\n\n\n

On entend par expansion\nmonophasique, la d\u00e9tente d\u2019une phase gazeuse (compressible) au travers d\u2019un\nexpandeur et par d\u00e9pressurisation monophasique, la d\u00e9tente d\u2019une phase liquide\n(incompressible) au travers d\u2019une turbine. Ces expansions ou d\u00e9tentes se\ntraduisent par la fourniture d\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n

Il est g\u00e9n\u00e9ralement plus facile de d\u00e9pressuriser, \u00e0 l\u2019aide d\u2019un\n\u00e9quipement monophasique, un m\u00e9lange l\u00e9g\u00e8rement diphasique que de le pressuriser<\/strong>. Toutefois, ces d\u00e9pressurisations\ns\u2019effectuent g\u00e9n\u00e9ralement au travers d\u2019un seul \u00e9tage.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019enjeu est la\nconception d\u2019une turbine diphasique multi \u00e9tag\u00e9e de fa\u00e7on \u00e0 r\u00e9pondre \u00e0 un grand\ntaux de d\u00e9tente.<\/p>\n\n\n\n

3.2.2-Hydrauliques h\u00e9lico axiales de 1\u00e8re<\/sup> g\u00e9n\u00e9ration<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Selon une approche\nsimplifi\u00e9e, un impulseur (roue) de d\u00e9tente d\u2019une turbine multi \u00e9tag\u00e9e\ndiphasique se pr\u00e9sente de fa\u00e7on similaire \u00e0 un impulseur de compression d\u2019une\npompe multi \u00e9tag\u00e9e diphasique, la section d\u2019entr\u00e9e de l\u2019impulseur de\ncompression faisant office de section de sortie de l\u2019impulseur de d\u00e9tente. M\u00eame\nchose concernant les sections oppos\u00e9es. Il en va de m\u00eame pour les \u00e9l\u00e9ments\nstatiques (redresseur et inducteur). Cependant, l\u2019angle de sortie du redresseur\nde d\u00e9tente (inducteur) est nettement plus ferm\u00e9 que l\u2019angle d\u2019entr\u00e9e du\nredresseur de compression.<\/p>\n\n\n\n

Cette hydraulique de\nd\u00e9tente pr\u00e9sente des avantages similaires \u00e0 ceux du pompage.<\/p>\n\n\n\n

3.2.3-Hydrauliques h\u00e9lico axiales de 2nde<\/sup> g\u00e9n\u00e9ration<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le contr\u00f4le du\nglissement interfacial dans un organe de d\u00e9tente s\u2019effectue de la m\u00eame fa\u00e7on\nque dans le cadre d\u2019un organe de compression. Il permet une am\u00e9lioration\nsensible des performances monophasiques comme diphasiques.<\/p>\n\n\n\n

3.2.4-Hydrauliques radio h\u00e9lico axiales \u2013 Ecoulement \u00e0 bulles et liquide visqueux<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La consid\u00e9ration du glissement interfacial ainsi que du rapport des forces de s\u00e9paration et de tra\u00een\u00e9e des bulles dans le liquide conduit aux m\u00eames conclusions que celles effectu\u00e9es dans le cadre d\u2019un organe de compression.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/two-phase-flow-turbines\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

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3.3-Interaction polyphasique entre pompe et pipeline<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

L\u2019accumulation de gaz dans un pipeline liquide conduit \u00e0 une augmentation des pertes de charge requ\u00e9rant une augmentation de la pression amont ou un abaissement de la pression aval ainsi qu\u2019\u00e0 des instabilit\u00e9s hydrodynamiques<\/strong> pouvant entra\u00eener un endommagement du syst\u00e8me ou des interruptions dans son fonctionnement. Il convient de noter que l\u2019augmentation de la pression amont conduit souvent \u00e0 une r\u00e9duction de la production et que l\u2019abaissement de la production aval n\u2019est g\u00e9n\u00e9ralement possible que dans des limites restreintes.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019installation d\u2019une pompe polyphasique<\/strong> facilite le transport du\nflux polyphasique (augmentation du d\u00e9bit) tout en maintenant les pressions\namont et aval dans leur \u00e9tat ant\u00e9rieur. Par ailleurs, l\u2019addition d\u2019une pompe\npolyphasique permet une r\u00e9duction significative des instabilit\u00e9s\nhydrodynamiques am\u00e9liorant la performance globale du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n

Dans une configuration marine, la pompe polyphasique peut \u00eatre mont\u00e9e en \u00ab Topside \u00bb ou en \u00ab subsea \u00bb mais \u00e9galement dans les parties amont ou aval du syst\u00e8me. Une \u00e9tude hydrodynamique permet d\u2019\u00e9tablir la meilleure solution entre ces quatre options.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/pipeline-pump-interaction\/<\/a><\/p>\n\n\n\n

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3.4-Applications p\u00e9troli\u00e8res et para p\u00e9troli\u00e8res<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il existe un tr\u00e8s grand\nnombre d\u2019applications du pompage diphasique. D\u2019une fa\u00e7on g\u00e9n\u00e9rale chaque fois\nque l\u2019on s\u00e9pare les phases gazeuse et liquide en amont d\u2019une pressurisation\npour les rem\u00e9langer en sortie, il est possible de remplacer l\u2019ensemble du\nsyst\u00e8me (s\u00e9paration, tuyauteries, syst\u00e8me de refroidissement pour le syst\u00e8me de\ncompression ainsi que compresseurs et pompes et leurs moyens d\u2019entra\u00eenement)\npar une seule pompe (compresseur) diphasique et son moyen d\u2019entra\u00eenement. Il en\nva de m\u00eame pour une d\u00e9tente diphasique o\u00f9 l\u2019ensemble des moyens de d\u00e9tente monophasique\n(s\u00e9paration, expandeur et turbine) peuvent \u00eatre remplac\u00e9s par une seule turbine\ndiphasique et son syst\u00e8me de production d\u2019\u00e9nergie (g\u00e9n\u00e9rateur \u00e9lectrique ou\ntout type de turbo machine).<\/p>\n\n\n\n

3.4.1-Concernant les syst\u00e8mes de pompage diphasique<\/strong> on peut citer :<\/p>\n\n\n\n

La production marine de\nchamps auxiliaires rattach\u00e9s \u00e0 une plate-forme centrale de production ou \u00e0 un\nterminal terrestre. Ces pompes auxiliaires peuvent \u00eatre mont\u00e9es en surface ou immerg\u00e9es.\nCes syst\u00e8mes sont particuli\u00e8rement attractifs ne requ\u00e9rant qu\u2019un seul pipeline\nde production et aucun syst\u00e8me de s\u00e9paration en aval de la t\u00eate de puits.<\/p>\n\n\n\n

La stabilisation d\u2019un\n\u00e9coulement (r\u00e9duction des instabilit\u00e9s hydrodynamiques) dans un pipeline entre un\npoint de production et une point de collecte \u2013 Voir la section pr\u00e9c\u00e9dente \u00ab Interaction\npompe diphasique et pipeline \u00bb..<\/p>\n\n\n\n

La production simultan\u00e9e\nde puits haute et basse pression. Habituellement, pour le transfert de la\nproduction de puits pr\u00e9sentant des pressions diff\u00e9rentes, il est n\u00e9cessaire\nd\u2019abaisser d\u2019une fa\u00e7on importante la pression des puits haute pression de fa\u00e7on\n\u00e0 permettre la production des puits basse pression. En r\u00e9cup\u00e9rant l\u2019\u00e9nergie\nd\u2019un puits haute pression par l\u2019interm\u00e9diaire d\u2019une turbine diphasique pour la\nretransmettre \u00e0 un puits basse pression par l\u2019interm\u00e9diaire d\u2019une pompe\ndiphasique, la pression en aval du syst\u00e8me turbo pompe est interm\u00e9diaire entre\nles celles des puits HP et BP permettant ainsi une plus grande production au\nniveau du puits BP.<\/p>\n\n\n\n

Concernant les\napplications parap\u00e9troli\u00e8res et chimiques, les exemples sont trop nombreux pour\n\u00eatre cit\u00e9s ici.<\/p>\n\n\n\n

3.4.2-Concernant les syst\u00e8mes de d\u00e9tente diphasique<\/strong> on peut citer :<\/p>\n\n\n\n

La production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9; Les boucles de r\u00e9frig\u00e9ration avec remplacement des vannes Joule \u2013 Thompson par des turbines diphasiques; La production de GNL; La stabilisation de condensats; La production simultan\u00e9e de puits haute et basse pression (Voir les syst\u00e8mes de pompage polyphasique): Le traitement du gaz.<\/p>\n\n\n\n

http:\/\/yvcharron.com\/index.php\/two-phase-flow-applications\/<\/a>_<\/p>\n\n\n\n

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Th\u00e8me 4 – DIOXYDE DE CARBONE<\/strong> <\/h1>\n\n\n\n

Dioxyde de carbone<\/strong> \u2013 Turbines \u00e0 gaz, chaudi\u00e8res, moteurs\nde v\u00e9hicules; Boucle de pressurisation et d\u2019expansion, captage, compression, transport\net injection; R\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie; Gaz acides; Boucle g\u00e9othermique.<\/p>\n\n\n\n

\"Symbole
Credit : https:\/\/www.slideshare.net\/Melodia\/ls5-vascular-plants<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

4.1-G\u00e9n\u00e9ralit\u00e9s sur le dioxyde de carbone<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nous nous\nint\u00e9ressons, plus particuli\u00e8rement, dans ce chapitre au dioxyde de carbone,\nmais \u00e9galement aux oxydes de soufre et d\u2019azote qui lui sont souvent associ\u00e9s.\nCes gaz sont parfois d\u00e9sign\u00e9s, en pr\u00e9sence d\u2019eau, par \u00ab gaz acides \u00bb\nen raison de leur agressivit\u00e9 vis-\u00e0-vis des mat\u00e9riaux. Ces gaz r\u00e9sultent souvent\nd\u2019une combustion de mati\u00e8res carbon\u00e9es ou de combustibles fossiles comme le\ndioxyde de carbone et les oxydes d\u2019azote (aussi appel\u00e9s NOx). Le dioxyde de\ncarbone est \u00e9galement produit lors de l\u2019extraction de combustibles fossiles\nparfois en association avec du sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n

Ces gaz sont dangereux\nou n\u00e9fastes pour la sant\u00e9 des \u00eatres vivants comme pour l\u2019environnement. Il est\ndonc n\u00e9cessaire soit de limiter leur taux de production (am\u00e9lioration de l\u2019efficacit\u00e9\n\u00e9nerg\u00e9tique) soit de les capter lors de leur extraction ou de leur production au\ncours d\u2019une transformation chimique (combustion d\u2019\u00e9l\u00e9ments carbon\u00e9s).<\/p>\n\n\n\n

Suite \u00e0\nl\u2019extraction des combustibles fossiles, le dioxyde de carbone et le sulfure\nd\u2019hydrog\u00e8ne sont s\u00e9par\u00e9s des hydrocarbures par des processus physico \u2013\nchimiques. Dans le cas du sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne, ce gaz est parfois transform\u00e9 en\nsoufre. Le dioxyde de carbone est parfois utilis\u00e9 par l\u2019industrie alimentaire\nou inject\u00e9 dans le sous-sol soit pour augmenter la production d\u2019huiles\n(hydrocarbures sous forme liquide) en augmentant la pression du r\u00e9servoir soit\npour un stockage sur le long terme. Ils peuvent \u00e9galement \u00eatre inject\u00e9s dans\ndes r\u00e9servoirs d\u00e9pl\u00e9t\u00e9s comprenant une phase aqueuse permettant la dissolution\ndes gaz acides dans l\u2019eau.<\/p>\n\n\n\n

Lors du\nraffinage des hydrocarbures, la fraction de soufre est consid\u00e9rablement r\u00e9duite\nde fa\u00e7on \u00e0 limiter les \u00e9missions d\u2019oxydes de soufre dans l\u2019atmosph\u00e8re lors de\nla combustion principalement de combustibles lourds.<\/p>\n\n\n\n

La combustion\ndes hydrocarbures g\u00e9n\u00e8re du dioxyde de carbone, une mol\u00e9cule essentielle dans\nle processus de production d\u2019\u00e9nergie ou de chaleur. Dans les moteurs \u00e0\ncombustibles fossiles, plus la production de dioxyde de carbone est \u00e9lev\u00e9e (par\ncons\u00e9quent, plus la production de monoxyde de carbone est faible), plus\nl\u2019efficacit\u00e9 de la production d\u2019\u00e9nergie est \u00e9lev\u00e9e. La combustion des\nhydrocarbures g\u00e9n\u00e8re \u00e9galement des oxydes d\u2019azote, dont le taux d\u00e9pend\nprincipalement de la temp\u00e9rature de combustion et du temps de transit dans les\nchambres de combustion. Il existe plusieurs fa\u00e7ons de limiter le taux de NOx au\ncours d\u2019une combustion. <\/p>\n\n\n\n

Le taux de\nproduction de dioxyde de carbone par unit\u00e9 de masse de carburant ou d\u2019unit\u00e9\nd\u2019\u00e9nergie d\u00e9pend de la constitution des mol\u00e9cules carbon\u00e9es, en ce sens, que\nplus une mol\u00e9cule carbon\u00e9e contient d\u2019atomes d\u2019hydrog\u00e8ne plus cette mol\u00e9cule est\n\u00e9nerg\u00e9tique pour une masse donn\u00e9e. Ainsi, la combustion d\u2019une mol\u00e9cule de\nm\u00e9thane (CH4) est relativement plus \u00e9nerg\u00e9tique que celle de l\u2019\u00e9thane (C2H6)\nqui est elle-m\u00eame plus \u00e9nerg\u00e9tique, successivement, que celles du propane\n(C3H8), du butane (C4H10), du pentane, de l\u2019hexane, etc. Pour cette m\u00eame\nraison, une essence est plus \u00e9nerg\u00e9tique qu\u2019un gasoil (moteur diesel), les\ncha\u00eenes en C8 d\u2019une essence moyenne contenant relativement plus d\u2019atomes\nd\u2019hydrog\u00e8ne que les cha\u00eenes en C13 d\u2019un gasoil moyen. L\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique\nd\u2019un carburant ne doit pas \u00eatre confondue ici avec l\u2019efficacit\u00e9 de combustion\nd\u2019un moteur. Ainsi, un moteur diesel est plus efficace qu\u2019un moteur \u00e0 essence\nen raison de la temp\u00e9rature de combustion qui est plus \u00e9lev\u00e9e dans le premier\ncas que dans le second et non de la qualit\u00e9 de carburant.<\/p>\n\n\n\n

Le pr\u00e9sent chapitre pr\u00e9sente cinq situations ayant trait au dioxyde de carbone : a) Les centrales \u00e9nerg\u00e9tiques de grande puissance (\u00e9lectricit\u00e9) reposant sur la combustion des combustibles fossiles ; b) Les moyens de transport utilisant l\u2019\u00e9nergie produite par les combustibles fossiles ; c) La r\u00e9injection combin\u00e9e de gaz acides et d\u2019une phase aqueuse dans un aquif\u00e8re ; d) Le principe de fonctionnement d\u2019une boucle ferm\u00e9e g\u00e9othermique au dioxyde de carbone en vue de la production d\u2019\u00e9nergie et de chaleur ; e) Les probl\u00e8mes pouvant \u00eatre rencontr\u00e9s lors de la compression de dioxyde de carbone.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

4.2-Centrale \u00e0 combustible fossile \u2013 Captage du dioxyde de carbone par solvant physique avec r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Les centrales\n\u00e9nerg\u00e9tiques de grande puissance fournissent de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 soit \u00e0 partir de combustibles\nnucl\u00e9aires, de charbon ou d\u2019hydrocarbures et \u00e0 l\u2019aide de g\u00e9n\u00e9rateurs\n\u00e9lectriques entrain\u00e9s par des turbines \u00e0 vapeur ou \u00e0 gaz. Ces combustibles\npr\u00e9sentent leurs propres avantages et inconv\u00e9nients. Dans les trois cas cit\u00e9s ci-dessus,\nle rendement thermique est relativement faible (bien inferieur \u00e0 50 %) se\ncaract\u00e9risant par le rejet d\u2019une tr\u00e8s grande quantit\u00e9 de chaleur dans\nl\u2019atmosph\u00e8re non convertie en \u00e9nergie. En outre, dans le cas du charbon et des\nhydrocarbures, plusieurs types de polluants sont rejet\u00e9s dans l\u2019atmosph\u00e8re, le\nprincipal \u00e9tant le dioxyde de carbone.<\/p>\n\n\n\n

Le pr\u00e9sent\ndocument traite du cas des turbines \u00e0 gaz proposant quelques solutions pour, \u00e0\nla fois, am\u00e9liorer le rendement thermique de l\u2019unit\u00e9 de production d\u2019\u00e9nergie et\npermettre le captage des gaz acides, en particulier, le dioxyde de carbone et\nles oxydes d\u2019azote. Dans la solution de base, le captage du dioxyde de carbone\ns\u2019effectue \u00e0 haute pression \u00e0 l\u2019aide d\u2019un solvant physique dans un cycle\ncompression \u2013 d\u00e9tente. Ces solutions pourraient \u00e9galement convenir dans de le\ncas  d\u2019une combustion du charbon \u00e0 partir\nd\u2019une chaudi\u00e8re produisant de la vapeur d\u2019eau \u00e0 haute temp\u00e9rature et \u00e0 haute\npression.<\/p>\n\n\n\n

Dans la crise environnementale que nous connaissons actuellement, il convient de noter que la combustion de mati\u00e8res carbon\u00e9es constituerait un espoir et non un handicap si l\u2019on facilitait la production d\u2019essences et de gasoil \u00e0 partir de biomasse et que l\u2019on y associait le syst\u00e8me d\u00e9crit dans ce document. En effet, dans un premier temps, la production de biomasse serait ax\u00e9e sur les mati\u00e8res pr\u00e9sentant un taux de croissance \u00e9lev\u00e9 (taux d\u2019absorption de dioxyde de carbone \u00e9lev\u00e9) tandis que, dans un second temps, le dioxyde de carbone serait capt\u00e9 imm\u00e9diatement en aval de la combustion (fum\u00e9es). Contrairement \u00e0 la situation actuelle o\u00f9 la concentration de dioxyde de carbone dans l\u2019atmosph\u00e8re va croissante par la combustion d\u2019\u00e9nergie fossiles et l\u2019absence de captage de ce gaz, nous irions vers une d\u00e9croissance de cette concentration de ce gaz qui s\u2019acc\u00e9l\u00e9rait avec une augmentation de la production d\u2019\u00e9nergie. <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

4.3-Moteur de v\u00e9hicule \u00e0 combustible fossile \u2013 R\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie et captage du dioxyde de carbone<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La section\npr\u00e9c\u00e9dente porte sur les centrales fixes \u00e0 combustibles fossiles de grande\npuissance. Dans ces installations terrestres, il est possible de d\u00e9ployer des\nmoyens importants et complexes de r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie (chauffage de\nb\u00e2timents, production de vapeur mais \u00e9galement l\u2019utilisation d\u2019un cycle de\nRankine ou d\u2019un cycle combin\u00e9) ainsi que le captage du dioxyde de carbone (\u00e0\npartir de solvants chimiques ou physiques) ainsi que la compression, l\u2019export, l\u2019injection\net le stockage des gaz toxiques produits au cours de la combustion.<\/p>\n\n\n\n

Pour les\nunit\u00e9s mobiles de production d\u2019\u00e9nergie (application terrestre ou maritime), la\nr\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie et les conditions de traitement des gaz acides sont\nbeaucoup moins faciles n\u00e9cessitant des moyens adapt\u00e9s \u00e0 la situation.<\/p>\n\n\n\n

En ce XXIe\nsi\u00e8cle, la pollution de l\u2019environnement (effet de serre, \u00e9missions de particules\nfines) est telle que les v\u00e9hicules \u00e9lectriques sont envisag\u00e9s comme la principale\nsolution pour r\u00e9soudre la demande croissante en moyens de transport. Toutefois,\ncela ne tient pas compte de toutes les nouvelles contraintes qui seront\nprogressivement et in\u00e9vitablement g\u00e9n\u00e9r\u00e9es dans un monde centr\u00e9 sur l\u2019\u00e9nergie\n\u00e9lectrique. Au contraire, dans le futur, les moyens de transport devraient s\u2019articuler\nsur la base d\u2019un mix \u00e9nerg\u00e9tique comprenant la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, les\nbatteries, les piles \u00e0 combustible, l\u2019hydrog\u00e8ne, l\u2019air comprim\u00e9 et les\ncombustibles carbon\u00e9s (non n\u00e9cessairement fossiles). Par ailleurs, les batteries\n\u00e9lectriques ne r\u00e9pondent pas aux besoins des moteurs de forte puissance (camions,\ntrains, bateaux) pour lesquels les combustibles comme l\u2019hydrog\u00e8ne, le gaz\nnaturel et le GPL peuvent \u00eatre plus adapt\u00e9s \u00e0 la situation. Pour r\u00e9duire consid\u00e9rablement\nla concentration du dioxyde de carbone dans l\u2019atmosph\u00e8re, l\u2019utilisation de\ncombustibles fossiles (plus g\u00e9n\u00e9ralement de mati\u00e8res carbon\u00e9es) ne peut \u00eatre maintenue\nque si les moteurs \u00e0 \u00e9nergie fossile augmentent consid\u00e9rablement leur rendement\nthermique et sont con\u00e7us pour capter, d\u00e8s la source d\u2019\u00e9mission, le dioxyde de\ncarbone et le r\u00e9exp\u00e9dier vers un centre de traitement.<\/p>\n\n\n\n

Comme pour\nles centrales thermiques de grande puissance, la croissance du secteur des\nmoteurs thermiques utilisant les mati\u00e8res carbon\u00e9es produites \u00e0 partir de\nbiomasse pourrait constituer un syst\u00e8me vertueux d\u00e8s lors que les gaz toxiques seraient\ncapt\u00e9s en aval du syst\u00e8me d\u2019\u00e9mission. Cela conduirait non \u00e0 une croissance de\nla concentration du dioxyde de carbone (moteurs actuels utilisant les\ncombustibles fossiles) dans l\u2019atmosph\u00e8re mais \u00e0 une diminution.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019article d\u00e9crit un syst\u00e8me comprenant un cycle de Rankine en aval des gaz de combustion ainsi qu\u2019un syst\u00e8me de captation des gaz acides \u00e0 haute pression \u00e0 l\u2019aide d\u2019un solvant physique. <\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

4.4-Gaz acides dissous dans l\u2019eau et inject\u00e9s dans un aquif\u00e8re : dioxyde de carbone et sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dans certains\nchamps p\u00e9troliers, la production d\u2019hydrocarbures s\u2019accompagne de la production\nd\u2019eau, de dioxyde de carbone voire de sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne. En g\u00e9n\u00e9ral, la\nqualit\u00e9 de l\u2019eau ne permet pas son rejet en surface pas plus que le rejet du\nCO2 ou H2S dans l\u2019atmosph\u00e8re n\u2019est autoris\u00e9 au-del\u00e0 d\u2019une certaine\nconcentration. \u00c0 cette fin, l\u2019eau, le CO2 et le H2S sont parfois r\u00e9inject\u00e9s\ndans le sous sol \u00e0 l\u2019aide d\u2019\u00e9quipements de pompage et de compression. La\npression d\u2019injection en surface est d\u00e9termin\u00e9e par la pression du r\u00e9servoir\nainsi que par la hauteur manom\u00e9trique correspondant \u00e0 la hauteur de la colonne\nd\u2019injection du fluide.<\/p>\n\n\n\n

Dans certains\nchamps d\u2019exploitation, apr\u00e8s compression et refroidissement, les gaz acides\n(CO2 et H2S) sont m\u00e9lang\u00e9s \u00e0 de l\u2019eau. Selon le rapport des d\u00e9bits massiques d\u2019eau\net de gaz acides, ces gaz sont dissous en totalit\u00e9 ou en partie dans l\u2019eau. Ce\nm\u00e9lange avec dissolution totale ou partielle pr\u00e9sente plusieurs avantages :<\/p>\n\n\n\n

Dans le cas d\u2019une\ndissolution totale, le d\u00e9bit volumique des gaz inject\u00e9s est consid\u00e9rablement\nr\u00e9duit puisque le d\u00e9bit total volumique effectivement r\u00e9inject\u00e9 s\u2019apparente \u00e0\ncelui de l\u2019eau. Cela permet, \u00e0 la fois, une forte diminution du diam\u00e8tre de la\ncolonne d\u2019injection ainsi que de la pression d\u2019injection (masse volumique de\nl\u2019eau nettement sup\u00e9rieure \u00e0 celle du gaz).<\/p>\n\n\n\n

Dans le cas d\u2019une\ndissolution partielle, la pression en t\u00eate de puits et le diam\u00e8tre de la\nconduite d\u2019injection sont interm\u00e9diaires entre ceux correspondant \u00e0 des\ninjections s\u00e9par\u00e9es d\u2019eau et de gaz sans dissolution pr\u00e9alable. Toutefois,\nconsid\u00e9rant que la pressurisation d\u2019une phase compressible (gaz) est beaucoup plus\nconsommatrice d\u2019\u00e9nergie que celle d\u2019une phase incompressible (liquide), ce cas\nde dissolution en amont du puits d\u2019injection est nettement moins consommateur\nd\u2019\u00e9nergie par rapport \u00e0 des injections individuelles non pr\u00e9c\u00e9d\u00e9es d\u2019une\ndissolution.<\/p>\n\n\n\n

Traditionnellement,\ncette op\u00e9ration est effectu\u00e9e \u00e0 l\u2019aide d\u2019une unit\u00e9 de pompage pour l\u2019eau, d\u2019une\nunit\u00e9 de compression pour les gaz acides et d\u2019un m\u00e9langeur en sortie de pompage\net de compression. La compression des gaz n\u00e9cessite beaucoup d\u2019\u00e9quipements.\nConsid\u00e9rant l\u2019\u00e9chauffement du gaz au cours d\u2019une compression : en plus des\ncompresseurs et des pompes et de leur entra\u00eenement, des \u00e9changeurs de chaleur\nainsi que des s\u00e9parateurs d\u2019eau (gaz partiellement humide) sont n\u00e9cessaires\npour \u00e9viter l\u2019entra\u00eenement d\u2019eau dans l\u2019\u00e9tage de compression situ\u00e9 en aval.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019article\nd\u00e9crit un syst\u00e8me de pompage unique o\u00f9 l\u2019eau et le gaz sont pressuris\u00e9s\nsimultan\u00e9ment dans une m\u00eame machine, d\u00e9sign\u00e9e par pompe polyphasique. Cet\narrangement requiert un nombre tr\u00e8s r\u00e9duit d\u2019\u00e9quipements : tr\u00e8s peu\nd\u2019\u00e9changeurs de chaleur, aucun s\u00e9parateur voire aucun m\u00e9langeur.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019article mentionne un d\u00e9savantage de la solution lorsque les gaz sont produits par une unit\u00e9 de traitement aux amines (pression voisine de 1 bar abs) pr\u00e9conisant l\u2019utilisation d\u2019une pompe polyphasique comprenant deux \u00e9tages mont\u00e9s dos \u00e0 dos dont un premier \u00e9tage pour la compression seule du gaz avant son introduction dans un second \u00e9tage polyphasique.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

4.5-Boucle g\u00e9othermique au CO2 \u2013 Production d\u2019\u00e9nergie et de chaleur<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La chaleur du\nsous-sol est parfois r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e par des syst\u00e8mes de production g\u00e9othermique pompant\nl\u2019eau chaude stock\u00e9e \u00e0 grande profondeur. Dans la plupart des cas, l\u2019eau est\ndisponible \u00e0 une temp\u00e9rature moyenne (entre 50 et 100 \u00b0C selon les\ncaract\u00e9ristiques du r\u00e9servoir) souvent suffisamment \u00e9lev\u00e9e pour alimenter les\nzones r\u00e9sidentielles. Dans d\u2019autres cas, la pression et la temp\u00e9rature de l\u2019eau\nsont consid\u00e9rablement plus \u00e9lev\u00e9es fournissant, \u00e0 la fois, de la vapeur d\u2019eau \u00e0\nhaute pression ainsi que de l\u2019eau chaude. L\u2019\u00e9nergie de la vapeur d\u2019eau peut\n\u00eatre r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e par l\u2019utilisation d\u2019une turbine \u00e0 vapeur. Apr\u00e8s traitement,\nl\u2019eau est \u00e9vacu\u00e9e en surface ou inject\u00e9e dans le sous-sol en fonction des caract\u00e9ristiques\nde l\u2019eau et de la r\u00e9glementation locale.<\/p>\n\n\n\n

Le dioxyde de\ncarbone est pr\u00e9judiciable \u00e0 l\u2019environnement. En cons\u00e9quence, ce gaz est de plus\nen plus inject\u00e9 dans le sous sol pour un stockage de longue dur\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Le stockage\ndu dioxyde de carbone et la chaleur disponible dans le sous sol sont deux\nparam\u00e8tres \u00e0 prendre en consid\u00e9ration pour une fourniture gratuite d\u2019\u00e9nergie et\nde chaleur. Cela pourrait \u00eatre mis en \u0153uvre \u00e0 l\u2019aide d\u2019une boucle g\u00e9othermique\nextrayant le gaz d\u2019une cavit\u00e9 de stockage, r\u00e9cup\u00e9rant l\u2019\u00e9nergie et la chaleur du\ngaz en surface puis r\u00e9injectant ce m\u00eame gaz dans le sous-sol. <\/p>\n\n\n\n

L\u2019utilisation\nd\u2019un tel syst\u00e8me avec la majorit\u00e9 des gaz ne procurerait pas n\u00e9cessairement\nd\u2019avantages en termes d\u2019\u00e9nergie, l\u2019\u00e9nergie n\u00e9cessaire \u00e0 la r\u00e9injection du gaz \u00e9tant\n\u00e9quivalente voire sup\u00e9rieure \u00e0 l\u2019\u00e9nergie r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e en surface.<\/p>\n\n\n\n

Les propri\u00e9t\u00e9s thermodynamiques du dioxyde de carbone sont d\u00e9terminantes pour fournir un exc\u00e9dent d\u2019\u00e9nergie dans une boucle g\u00e9othermique. L\u2019article d\u00e9crit un tel syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n

–<\/p>\n\n\n\n

4.6-Compression du dioxyde de carbone<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La\ncompression du dioxyde de carbone peut pr\u00e9senter certaines difficult\u00e9s dans\ndivers domaines. Le dioxyde de carbone ne se comporte pas comme un gaz id\u00e9al;\npar cons\u00e9quent, une bonne connaissance de ses propri\u00e9t\u00e9s thermodynamiques est requise\nafin de d\u00e9terminer au mieux les param\u00e8tres de compression. Il convient\nd\u2019accorder une attention particuli\u00e8re \u00e0 la vitesse relative du gaz aux entr\u00e9es\nd\u2019aubes afin d\u2019\u00e9viter les pertes soniques ainsi qu\u2019\u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des canaux\nhydrauliques afin de limiter les pertes par choc. Il convient de d\u00e9terminer le\nrisque de formation d\u2019hydrates de carbone en pr\u00e9sence d\u2019eau et d\u2019hydrocarbures\n\u00e0 basse temp\u00e9rature ainsi que la liqu\u00e9faction partielle du dioxyde de carbone\nen dessous d\u2019une temp\u00e9rature critique (fonction de la pression \u2013 Point de\nros\u00e9e) en particulier, lors de l\u2019utilisation d\u2019une machine monophasique de\ncompression. Au-dessus du point critique (phase dense), le fluide se comporte\nen termes de compressibilit\u00e9 entre une phase compressible (gaz) et une phase incompressible\n(liquide), par cons\u00e9quent, les cellules hydrauliques doivent pr\u00e9senter une g\u00e9om\u00e9trie\nadapt\u00e9e pour obtenir un coefficient de pression optimal. L\u2019op\u00e9rabilit\u00e9 d\u2019un\ntrain de compression comprenant plusieurs sections peut \u00eatre limit\u00e9e en termes\nde d\u00e9bit, pression et vitesse de rotation autour du point d\u2019\u00e9tude. Des\nmat\u00e9riaux sp\u00e9ciaux sont n\u00e9cessaires pour tenir compte de l\u2019agressivit\u00e9 du\ndioxyde de carbone humide (gaz acide), de la pr\u00e9sence de sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne et\naussi du risque d\u2019atteinte d\u2019une tr\u00e8s basse temp\u00e9rature \u00e0 la suite d\u2019une\nd\u00e9pressurisation soudaine des installations de compression (haute pression \u00e0\npression atmosph\u00e9rique).<\/p>\n\n\n\n

L\u2019avantage d\u2019un syst\u00e8me de compression diphasique (dioxyde de carbone, semi gazeux \u2013 semi liquide) par rapport \u00e0 un syst\u00e8me monophasique fait parfois l\u2019objet d\u2019un questionnement. Ce document \u00e9tudie l\u2019avantage relatif d\u2019un tel mode de compression.<\/p>\n\n\n\n

_<\/p>\n\n\n\n

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Th\u00e8me 5 – SYSTEMES EOLIENS<\/strong><\/h1>\n\n\n\n
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Credit : https:\/\/lejournal.cnrs.fr\/articles\/un-nouveau-souffle-pour-le-vent<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Cette page sera compl\u00e9t\u00e9e ult\u00e9rieurement<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Th\u00e8me 6 – PRODUCTION D’EAU<\/strong><\/h1>\n\n\n\n
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Credit Lucie Clouard : https:\/\/www.instagram.com\/light_luciole\/?hl=fr<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

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Th\u00e8me 7 – ENERGIES RENOUVELABLES<\/strong><\/h1>\n\n\n\n
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Credit : https:\/\/images.app.goo.gl\/kofDdGN3tG31ssto7<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

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