1. Hétérogénéité : Les formations de schiste présentent une hétérogénéité remarquable à plusieurs échelles, depuis les variations macroscopiques de la minéralogie et de la stratification jusqu'aux variations microscopiques de la structure des pores et de la distribution de la matière organique. Représenter avec précision ces hétérogénéités dans un modèle numérique nécessite des données de caractérisation détaillées et des techniques de modélisation avancées capables de gérer des géométries complexes.
2. Phénomènes multi-échelles : L'écoulement des fluides dans les schistes se produit à différentes échelles de longueur, allant de l'écoulement à l'échelle de Darcy à travers des fractures interconnectées jusqu'à la diffusion de Knudsen dans les nanopores. La capture de ces phénomènes multi-échelles nécessite des approches de modélisation multi-continuum ou hybrides qui relient différents régimes d'écoulement.
3. Effets géomécaniques : Les formations de schiste sont très sensibles aux changements de pression interstitielle et aux conditions de contrainte, conduisant à des interactions géomécaniques complexes qui affectent le comportement de l'écoulement des fluides. La modélisation précise de ces effets géomécaniques nécessite des capacités de simulation hydromécanique couplées.
4. Flux multiphasique : Les formations de schiste contiennent souvent plusieurs phases fluides, notamment de l'eau, du pétrole et du gaz. La modélisation d'un écoulement multiphasique dans ces systèmes implique un comportement de phase complexe, des interactions interfaciales et des relations de perméabilité relative.
5. Structure nanopore : La structure des pores à l'échelle nanométrique des schistes influence de manière significative le comportement de l'écoulement des fluides, en particulier pour les réservoirs d'hydrocarbures non conventionnels. La modélisation du transport des fluides dans les nanopores nécessite des approches spécialisées prenant en compte les forces de surface, les effets de confinement et les mécanismes d'écoulement non-Darcy.
6. Limites des données : L’obtention de données représentatives et de haute qualité sur les formations de schiste est un défi en raison de leur nature complexe et de leur accessibilité limitée. La rareté de données précises sur les propriétés pétrophysiques, la structure des pores et les interactions fluide-roche entrave l'étalonnage et la validation des modèles numériques.
Malgré ces défis, les progrès des méthodes informatiques, les techniques de caractérisation améliorées et les efforts de recherche collaboratifs améliorent continuellement notre capacité à modéliser l'écoulement des fluides dans les formations de schiste. En relevant ces défis, nous pouvons mieux comprendre les mécanismes de transport des fluides, optimiser la récupération des hydrocarbures et atténuer les impacts environnementaux associés au développement des schistes.
