Modelling and stability analysis of two-phase flows in pipeline-riser systems

Zacharian, Erich

HAL, tel-01583930 / Harvested from HAL

Résumé

On estime depuis plusieurs années que plus de la moitié des gisements sous-marins en hydrocarbures est située en eaux profondes ou dans des champs marginaux. Pour que de tels gisements soient suffisamment rentables, on transporte généralement les mélanges polyphasiques extraits des réservoirs pétroliers dans des pipelines afin les traiter à moindre coût sur des plates-formes construites en eaux peu profondes ou dans des installations terrestres. Malheureusement, lorsqu'un mélange de gaz et de liquide s'écoule dans une conduite, des instabilités hydrodynamiques peuvent apparaître sous certaines conditions opératoires et engendrer de graves problèmes d'exploitation. Cette thèse propose une nouvelle modélisation des écoulements diphasiques gaz-liquide dans les conduites pétrolières du type pipeline-riser. Les équations présentées sont algébriques et différentielles. Leur régularité dépend des lois de glissement et de frottement des écoulements. Une forme régulière de celles-ci est établie pour la première fois dans cette thèse. Ainsi l'analyse mathématique de notre modèle s'intègre dans un cadre classique : une analyse linéaire débouche sur l'expression analytique de la frontière séparant les écoulements stables (ou permanents) des écoulements instables, dans l'espace des paramètres du problème. Enfin, une analyse non linéaire fournit pour la première fois les courbes de bifurcation des écoulements gaz-liquide dans les systèmes pipe-riser, au voisinage de leur frontière de leur stabilité.

Détail

Publié le : 2000-03-10
Classification:  two-phase flows,  severe slugging,  stability analysis,  algebro-differential dynamical systems,  écoulements diphasiques,  severe slugging,  analyse de stabilité,  systèmes dynamiques algébro-différentiels,  [MATH.MATH-DS]Mathematics [math]/Dynamical Systems [math.DS]