Modélisation du processus de migration ascensionnelle du pétrole et du chauffage du bâtiment à partir du mazout

Abstract

Le travail dans cette thèse, a consisté en une contribution à l’élaboration d’un modèle physique des processus de migrations ascensionnel du pétrole et du chauffage des bâtiments à partir du mazout. Pour le premier cas notre analyse a pris en compte la compressibilité des roches et la variabilité du coefficient de perméabilité. Nous avons démontré que le système est gouverné par une équation de diffusion fortement non linéaire. Cette équation a été résolue numériquement à l'aide de l'intégrateur à pas variable Runge-Kutta des quatrième et cinquième ordres DOPRI5. Trois types de roche ont été impliqués dans cette étude : la roche intacte, la roche argileuse et la roche sableuse. Nous avons obtenu que le type de roche, ainsi que le type d'huile, jouent un rôle crucial dans le processus de migration. Ainsi, dans le cas de la roche sableuse, le niveaux de pollution atteint par le pétrole est d'environ 1430 m. Cette valeur passe à 1850 m quand on considère plutôt la roche argileuse pour la même période d'observation. En tenant compte du pétrole léger, nous avons atteint une distance d'environ 1200 m, alors que le pétrole extra-lourd a parcouru seulement 1000 m. s’agissant du coefficient de perméabilité, nous avons considéré deux valeurs différentes de la perméabilité : k= 10−14m2 et k = 10−12 m2 ; ceux-ci ont montre que le niveau de pénétration des pétroles est aussi fonction de la perméabilité. Dans le second cas nous avons évalué numériquement l'influence de l'humidité, de la température extérieure et du type de béton sur l'énergie fournie pour le chauffage des bâtiments. Le coefficient de diffusion n'est pas pris comme une constante. Les simulations ont été menées dans une plage de température allant de -5 à 20 °C, ce qui couvre la majorité des conditions thermiques dans lesquelles les personnes vivent dans les zones froides du globe. En conséquence, la consommation d'énergie a augmenté à la fois avec l'augmentation du niveau d'humidité et avec la diminution du niveau de la température extérieure. Par exemple, dans le cas du béton normal, lorsque la température extérieure était T1 = 15°C, la puissance de chauffage du bâtiment était de 30W/m2 et lorsqu'elle était T1 = -5°C, la puissance de chauffage du bâtiment devenait 175W/m2. Ceci nous a permis d’affirmer que la présence d'humidité induit des dépenses énergétiques supplémentaires et donc une plus grande quantité de polluant pétrolier. Deux types de béton ont été impliqués dans cette étude, à savoir le béton normal et le béton de pierre ponce. Pour une température extérieure de -5°C, la puissance de chauffage Modélisation du processus de migration ascensionnelle du pétrole et du chauffage du bâtiment à partir du mazout nécessaire était de 175W/m2 dans le cas d'un mur en béton normal. En revanche, nous n'avions besoin que d'environ 87,7W/m2 lorsque le mur était en béton de pierre ponce. La dépense énergétique pour le béton de pierre ponce était la moitié de celle du béton normal. Ceci entraine une réduction de la quantité de polluant dans le cas de l’usage des murs en béton ponce.