Mesures par Imagerie de Résonance Magnétique en sciences pour l’ingénieur

Résumé : Le champ d'application de la Résonance Magnétique Nucléaire est vaste : elle est utilisée couramment comme méthode spectroscopique d'analyse en chimie, pour la résolution de structures d'échantillons solides et biologiques ou encore, plus récemment, pour des études métaboliques. Le grand public connaît l'existence de la RMN par les images anatomiques et fonctionnelles dans le domaine médical. Si ces méthodes ont conquis une grande variété d'utilisateurs, c'est parce qu'elles donnent accès à des paramètres à la fois à l'échelle moléculaire et macroscopique et qu'elles permettent de suivre des phénomènes dans le temps. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) permet notamment d'accéder aux hétérogénéités structurales à l'échelle de quelques centaines de microns, aux cartographies de concentration, de vitesse, voire de température. Alors que l'IRM est utilisée de façon efficace dans des systèmes du génie civil et de l'agroalimentaire, nous développons ici quelques exemples d'études dans le domaine des sciences pour l'ingénieur au sens large : transport en milieux poreux, rhéologie de fluides complexes et transport d'eau dans des membranes polymères. Ces études ont en commun de mettre en oeuvre des appareillages et méthodologies dédiés aux objets et aux conditions expérimentales. Elles ont été réalisées sur des spectromètres opérant à des champs magnétiques de 2.34 T (Bruker Biospec 24/40, 100 MHz) et 14.1T (Bruker AVANCE III à large entrefer, 600 MHz). Ecoulements diphasiques en milieu poreux L'étude des écoulements diphasiques en milieu poreux revêt un intérêt considérable dans l'industrie pétrolière (estimation des réserves exploitables, optimisation des techniques de récupération…) mais également dans le secteur de l'industrie chimique (réacteurs catalytiques, séparation et extraction) ou dans le domaine de l'hydrogéologie (pollution des aquifères par les NAPL). Ceci explique l'importance des travaux visant à améliorer la description des écoulements multiphasiques en milieu poreux. En particulier, l'écoulement simultané de deux fluides non miscibles (eau-huile) dans un milieu poreux n'est pas toujours bien décrit par la loi de Darcy généralisée qui ne prend en compte que la saturation en eau-huile en tant que variable descriptive supplémentaire. En utilisant la technique d'IRM, nous avons cherché à étudier le déplacement de deux fluides non miscibles, l'eau et l'huile, dans un milieu poreux en examinant les effets simultanés des forces de gravité, de viscosité et de tension superficielle. Il est connu que le caractère mouillant ou non-mouillant de chacun des fluides, à l'égard de la phase solide composant le milieu poreux, est un facteur important et joue par exemple un rôle essentiel dans la récupération assistée des hydrocarbures. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à la dynamique du front de déplacement eau-huile, à sa déformation et au piégeage de l'huile.
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Contributor : Sebastien Leclerc <>
Submitted on : Thursday, May 9, 2019 - 1:57:53 PM
Last modification on : Thursday, May 23, 2019 - 1:25:48 AM

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Jean-Christophe Perrin, Sébastien Leclerc, Maude Ferrari, Christian Moyne, Didier Stemmelen. Mesures par Imagerie de Résonance Magnétique en sciences pour l’ingénieur. C2i 2019: 8ème Colloque Interdisciplinaire en Instrumentation, Jan 2019, Talence, France. ⟨hal-02124298⟩

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