Nos tutelles


 

Rechercher




Accueil > Coin des étudiants > Sujets de Thèses

Sujet de thèse financé (financement ANR)

Ecoulement de polymères en géométrie confinée : influence de la rhéologie de la couche adsorbée sur l’écoulement en volume.

publié le

Un fluide complexe microstructuré - comme une solution de polymère, un gel, une mousse ou une émulsion - s’écoulant en géométrie confinée va interagir avec les parois solides qui l’encadrent. Selon la nature des interactions entre les microéléments du fluide (molécules de polymère, bulles ou gouttes) et les parois, on peut éventuellement observer une déplétion ou une adsorption des microéléments à la paroi. Cette structuration locale va changer les conditions aux limites de l’écoulement (induisant par exemple du glissement). L’objectif de certaines industries, notamment celles qui travaillent avec des systèmes présentant une grande surface spécifique comme les poreux, est de contrôler et moduler ces interactions fluide complexe/surface afin de modifier les caractéristiques globales de l’écoulement. Ainsi, les industries pétrolières injectent couramment des solutions de polymères dans les gisements afin d’améliorer leurs rendements d’extraction : dans les processus d’exploitation du pétrole classique, à peine 30% du pétrole est extrait alors que près de 70% de l’huile reste confinée dans la roche. Mieux comprendre la dynamique d’adsorption du polymère sur la roche et son rôle sur l’écoulement de l’huile est donc crucial en cette période de transition énergétique. En effet, au-delà de l’obtention de meilleurs rendements d’extraction, cela permettrait d’optimiser la quantité de polymère injectée dans le sol ce faisant limitant l’empreinte écologique associée à l’exploitation et la construction de zones d’exploitation pétrolière.

epuis les années 1990, des appareils de mesure très fins (SFA – machine à force de surface ou AFM à sondes colloidales) ont été développés pour quantifier l’interaction entre écoulement et parois. Par exemple, on sait très bien mesurer l’amplitude du glissement d’une solution de polymère s’écoulant à proximité d’une interface sur laquelle des chaines sont greffées ou adsorbées. Toutefois, plusieurs questions demeurent lorsque les polymères sont apportés via l’écoulement et non plus greffés sur la surface : comment la dynamique d’adsorption des chaines est-elle modifiée par l’écoulement ? Quelle est l’influence de l’écoulement sur des chaines déjà adsorbées, est-il susceptible de les désorber ? Comment les chaines adsorbées sur la surface et celles en solution interagissent-elles ?
L’objectif de cette thèse est de comprendre ce couplage entre dynamique d’adsorption des polymères et écoulement transitoire de la solution dans le milieu confiné. Cette problématique sera appréhendée à l’aide de différentes techniques. Nous proposons d’utiliser d’une part la machine à force de surface dynamique du LiPhy (nommée DSFA pour Dynamic Surface Force Apparatus) qui permet d’imposer précisément un écoulement élongationnel à des échelles submicrométriques et de mesurer la friction résultant entre chaines adsorbées et solution de polymère en écoulement et d’autre part des géométries microfluidiques plus conventionnelles. Pour comprendre les résultats obtenus, un cadre théorique prenant en compte la spécificité de géométries considérées sera développé.
Cette thèse sera dirigée par Elisabeth Charlaix et se déroulera au Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LiPhy), unité mixte CNRS - Université Grenoble Alpes, dont les thèmes de recherche sont associés à la physique du vivant, la matière complexe et l’optique. Des collaborations avec Frédéric Restagno du LPS à Orsay ainsi qu’avec Enric Santanach Carreras travaillant au centre de recherche de Total à Pau seront menées. Le sujet peut convenir à un candidat mécanicien ou physicien ayant le gout de l’expérimentation.
Ce sujet est financé par une ANR (ANR - ENCORE).

Contacts :

Elisabeth Charlaix
Elisabeth.Charlaix@univ-grenoble-alpes.fr