Etude du transport et de la dispersion dans les milieux fracturés PDF Download
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Author: Alejandro Boschan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : es
Pages : 150
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Book Description
Author: Alejandro Boschan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : es
Pages : 150
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Book Description
Author: Irène Ippolito
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 225
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Book Description
LE BUT DE NOTRE TRAVAIL EST D'ANALYSER EXPERIMENTALEMENT ET NUMERIQUEMENT LES PROCESSUS D'ECOULEMENTS DE FLUIDES ET DE TRACEURS DANS DES MILIEUX FRACTURES. NOUS AVONS CHERCHE A COMBINER DES EXPERIENCES SUR DES SYSTEMES MODELES, DES SIMULATIONS NUMERIQUES ET DES EXPERIENCES SUR LE TERRAIN REALISEES DANS UNE CARRIERE DE GRANIT DU MASSIF CENTRAL (SITE DU MAYET DE MONTAGNE). LES PROPRIETES D'ECOULEMENT DANS LES FORMATIONS ROCHEUSES FRACTURES SONT TRES COMPLEXES EN RAISON DE LA FORTE HETEROGENEITE ET DE LA LARGE GAMME D'ECHELLES DE TAILLES INTERVENANT DANS CES DERNIERS. DE TELS ECOULEMENTS INTERVIENNENT DANS DES NOMBREUX DOMAINES TELS QUE : GEOTHERMIE ARTIFICIELLE, GENIE PETROLIER, NUCLEAIRE ET CHIMIQUE, ETC. CE TRAVAIL A COMPRIS DEUX PARTIES : A) ETUDE EXPERIMENTALE DU TRANSPORT DE FLUIDE DANS DES FRACTURES MODELES A DEUX DIMENSIONS FORMEES DE DEUX PLANS PARALLELES (DE TYPE HELE SHAW) DONT L'UN PEUT AVOIR UNE SURFACE LISSE OU RUGUEUSE (L'UN DES MODELES A UNE GEOMETRIE D'ECOULEMENT DE VITESSE CONSTANTE ET UNIFORME ET L'AUTRE UNE GEOMETRIE RADIALE). NOUS AVONS UTILISE LA DISPERSION DE TRACEURS POUR CARACTERISER LA STRUCTURE DU CHAMP DE VITESSE DANS CES MODELES ; LES HETEROGENEITES DE L'ECOULEMENT ONT EN EFFET UNE INFLUENCE CONSIDERABLE SUR LES PROPRIETES DE TRANSPORT DE FLUIDE DANS LES FRACTURES. CET OUTIL NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DES FRACTURES (OUVERTURE MOYENNE, RUGOSITES). DES SIMULATIONS LOCALES ONT ETE EFFECTUEES A PARTIR DE LA RESOLUTION COMPLETE DE L'EQUATION DE CONVECTION-DIFFUSION POUR ANALYSER LA DYNAMIQUE D'ECHANGE ENTRE LES RUGOSITES ET L'ECOULEMENT PRINCIPAL ENTRE LES PLANS DE LA FRACTURE. DES SIMULATIONS PLUS GLOBALES (MONTE CARLO) ONT ETE REALISEES EN GEOMETRIE RADIALE ET LINEAIRE POUR ANALYSER LA REVERSIBILITE PARTIELLE DE LA DISPERSION; B) MESURES SUR UNE FRACTURE NATURELLES DANS UN SITE GRANITIQUE CONSISTANT EN L'ANALYSE SIMULTANEE DES PROPRIETES MECANIQUES (DEFORMATIONS SOUS CONTRAINTE), HYDRAULIQUES (DISTRIBUTION D'ECOULEMENTS) ET DE TRANSPORT DE TRACEURS EN TRANSMISSION SUR UNE FRACTURE AFFLEURANTE
Author: Alexey Fedorov
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Languages : fr
Pages : 452
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Book Description
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Languages : en
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The purposes of the laboratory-scale fracture network experiments are to study mechanisms controlling solute transport under conditions of known fracture parameters, to evaluate injection-backflow test procedures under conditions of known reservoir parameters, and to acquire data for validation of numerical models. Validation of computer codes against laboratory data collected under controlled conditions provides reassurance that the codes deal with important processes in a realistic manner. Preliminary simulations of the dual-permeability physical model have been made using the FRACSL reservoir code. These simulations permit locating electrodes and piezometers in the most advantageous positions to record tracer migration and pressure response. Much of the physical modeling effort this year was oriented towards validating the particle tracking algorithm used in FRACSL, and developing a better theoretical understanding of transport processes in fractures. Experiments were conducted in single fractures and single fracture junctions, and data on tracer migration collected. The Prickett, Naymik, and Lonnquist Random Walk aquifer simulation program has been modfied to simulate flow in single fractures. The particle tracking algorithm was also used to simulate infinite parallel plates under conditions where analytical solutions to the transport equation could be derived. The first case is for zero diffusion in the fracture, and transport based on a parabolic velocity profile. The second case is for diffusion homogenizing the tracer solution across the fracture. The particle tracking algorithm matched both analytical solutions quite well, with the same grid for both simulations. 48 refs., 41 figs., 2 tabs.
Author: Muhammad Sahimi
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 3527636706
Category : Science
Languages : en
Pages : 635
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In this standard reference of the field, theoretical and experimental approaches to flow, hydrodynamic dispersion, and miscible displacements in porous media and fractured rock are considered. Two different approaches are discussed and contrasted with each other. The first approach is based on the classical equations of flow and transport, called 'continuum models'. The second approach is based on modern methods of statistical physics of disordered media; that is, on 'discrete models', which have become increasingly popular over the past 15 years. The book is unique in its scope, since (1) there is currently no book that compares the two approaches, and covers all important aspects of porous media problems; and (2) includes discussion of fractured rocks, which so far has been treated as a separate subject. Portions of the book would be suitable for an advanced undergraduate course. The book will be ideal for graduate courses on the subject, and can be used by chemical, petroleum, civil, environmental engineers, and geologists, as well as physicists, applied physicist and allied scientists that deal with various porous media problems.
Author: Lukasz Jasinski
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 185
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This work addresses flow and reactive solute transport in fractured porous media on a mesoscopic scale by direct numerical simulations in a discrete fracture model (DFM). The model is three-dimensional. The numerical scheme is based on a finite volume formulation, with implementation of a flux limiting scheme of the SuperBee type in order to minimize numerical dispersion. Particular attention is paid to the triple control volume formulation and exchanges between the porous matrix and the fractures which allow for a precise description of the flow and the transport processes even when the contrast between the fractures and porous matrix transmissivities is high. Various physical situations and applications are studied, ranging from the analysis of the simple cases of passive and reactive transport in the unfractured matrix, transfer between disk shaped fracture to the embedding porous matrix, to more complex ones such as induction between fractures in the porous medium. Finally, full simulations of passive and reactive solute transport in long rods of porous matrix containing percolating or non percolating fracture networks are conducted and analyzed.
Author: Lichun Wang
Publisher:
ISBN:
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Languages : en
Pages : 402
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Understanding physical, chemical, and mechanical processes and properties of a single fracture is fundamental to many processes on Earth, particularly hydrogeological phenomena across many scales. However, classical and widely used theories governing flow and transport processes are founded on the parallel plates model; this ignores the complex morphology of natural fracture. To fill this gap, I have investigated the role of fracture morphology on flow (permeability), transport (dispersion coefficients and other surrogate parameters), and mechanical (stiffness) properties through complementary theoretical analysis and computational experiments. The collection of single fractures used in this dissertation included natural fractures mapped through high-resolution x-ray computed tomography and synthetic ones generated through a model which produces fractures with fractal properties. I developed a modified Local Cubic Law (MLCL) allowing for fracture roughness, tortuosity, and weak inertial force to improve the prediction of fluid flow process. The validation of the MLCL was tested by comparing volumetric flux from solving the Navier-Stokes equations to that from the MLCL. Secondly, the effect of fracture roughness on the non-Fickian or anomalous transport was studied through an ensemble of 2D direct transport simulations. Moreover, I was able to show, analyze, and predict the transition from non-Fickian to Fickian transport by developing a quasi-3D particle tracking algorithm. Finally, I developed a fracture deformation model. The co-evolving permeability and stiffness were then determined through the MLCL and strain-stress relationship based on the deformation model. Through my dissertation research, I confirm that the classical LCL fails to predict bulk permeability or volumetric flux (errors up to 41%). The MLCL performs better in characterizing local and effective fluid flow processes, with only 4% error. Moreover, I find out that fracture roughness leads to non-Fickian transport, and that the degree of non-Fickian behavior depends directly on the fracture roughness. Additionally, I theoretically derive asymptotic time and lengths scales for distinguishing non-Fickian from Fickian transport for the simplified Poiseuille and Hagan-Poiseuille flow fields. The increasing scales drives non-Fickian transitioning into Fickian transport even though the presence of persistent intermittent velocity structure. Lastly, I show that scaling between fracture permeability and normal stiffness depends on both fracture roughness and aperture correlation length, indicating a potentially universal model that can describe this behavior.
Author: Clarisse Alboin
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Languages : fr
Pages : 198
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Les fractures, qui sont des chenaux de circulation privilégiés, modifient grandement l'écoulement et le transport de polluants dans un milieu. Nous nous intéressons aux fractures colmatées que nous assimilons a des milieux poreux ayant une grande perméabilité. Leur présence génère de fortes hétérogénéités. Notre motivation a été d'étudier des techniques permettant de modéliser les transferts de fluide et de contaminants entre la roche et les fractures. Dans cette thèse, nous proposons deux méthodes numériques adaptées à deux échelles de fracturation. La présence d'un réseau de petites fractures est prise en compte par une modèle double porosité. Ce modèle est obtenu via une homogénéisation du milieu fracture, il est compose des équations standard d'écoulement et de transport dans un milieu poreux auxquelles on a ajoute un terme de couplage qui gère les échanges entre la roche et les fractures. Ce terme de couplage est calcule via la résolution de problèmes auxiliaires qui sont des problèmes de diffusion définis en chaque point de l'espace. Vu le grand nombre de ces problèmes, il est déterminant de les résoudre efficacement. Nous avons montre qu'une résolution analytique est préférable a une discrétisation classique. Pour traiter les fractures plus importantes, nous avons développe une méthode de décomposition de domaine. L’ouverture des fractures étant faible devant les dimensions du site de stockage, nous avons assimile les fractures a des interfaces a travers lesquelles la pression et la concentration sont continues et les flux sont discontinus, contrairement a une décomposition de domaine classique, il s'agit, ici, d'une condition de transmission non locale. La différence des flux provenant des sous-domaines intervient comme un terme source dans les fractures. Les modèles d'écoulement et de transport dans les sous-domaines et dans les fractures ont été obtenus via une analyse asymptotique.
Author: JEAN-BAPTISTE.. CLAVAUD
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Languages : fr
Pages : 297
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DES PROPRIETES DE TRANSPORT DES ROCHES POREUSES OU PEU POREUSES ET FRACTUREES. UNE ATTENTION PARTICULIERE A ETE ACCORDEE AUX EFFETS DE LA GEOMETRIE DU RESEAU POREUX, DE L'ETAT DE SATURATION, DE L'ANISOTROPIE, DE L'ECHELLE DES HETEROGENEITES ET DES INTERACTIONS FLUIDES-ROCHE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL, CONCERNANT LES PROPRIETES HYDRAULIQUES (EXPERIENCES ET MODELISATION) DES ROCHES POREUSES, ON A MONTRE QUE : LES PERMEABILITES RELATIVES DES ROCHES PYROCLASTIQUES SONT SUPERIEURES (POUR UN MEME ETAT DE SATURATION) A CELLES DES ROCHES SEDIMENTAIRES ; LA TORTUOSITE CONTROLE L'EXISTENCE DE CHEMINS DE CIRCULATION PREFERENTIELS ET, PAR CONSEQUENT, LES PHENOMENES D'HYDRO-DISPERSION ; L'ANISOTROPIE DE PERMEABILITE EST BIEN CORRELEE A LA MICROSTRUCTURE DE LA POROSITE DANS LES GRES ET DANS LES ROCHES VOLCANIQUES. CECI N'EST PAS LE CAS DANS LES CALCAIRES ; LA MODIFICATION DU MODELE DE PURCELL (AJOUT D'UN CONCEPT DE PERCOLATION) PERMET DE PREDIRE PRECISEMENT LA PERMEABILITE, SUR SIX ORDRES DE GRANDEUR, DE LITHOLOGIES TRES VARIEES ; LES SIMULATIONS SUR RESEAUX ONT MONTRE QUE, LORSQUE LA DISTRIBUTION DES RAYONS D'ACCES AUX PORES PASSE DE MONOMODALE A PLURIMODALE, LA LONGUEUR DES CHEMINS DE CIRCULATION, HYDRAULIQUE ET ELECTRIQUE, AUGMENTE ET L'ON ASSISTE A UN DECOUPLAGE PROGRESSIF DE CES CHEMINS. LA SECONDE PARTIE EST CONSACREE AUX EFFETS SUR LA PERMEABILITE DES INTERACTIONS ENTRE LES FLUIDES ET LA ROCHE DANS LES MILIEUX PEU PERMEABLES ET FRACTURES. ON A MONTRE, DANS UN ECHANTILLON TRAVERSE PAR UNE FRACTURE, QUE LA DISSOLUTION DES MINERAUX CONDUIT A AUGMENTER LA PERMEABILITE ET A DIMINUER LE FACTEUR DE FORMATION, PAR LISSAGE DE LA FRACTURE OU PAR AUGMENTATION DE SON OUVERTURE. DANS LA CARRIERE DU MAYET DE MONTAGNE (ALLIER), LA GEOMETRIE 3D DU RESEAU DE FRACTURES D'UN BLOC METRIQUE A ETE DETERMINEE (PRECISION 1CM) GRACE A DES EXPERIENCES DE SISMIQUE (ADAPTEES A CETTE ECHELLE INHABITUELLE), ET DE GEORADAR.
Author: Jean-Baptiste Clavaud
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Languages : fr
Pages : 0
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L'objectif de cette these est de contribuer a la comprehension des proprietes de transport des roches poreuses ou peu poreuses et fracturees. Une attention particuliere a ete accordee aux effets de la geometrie du reseau poreux, de l'etat de saturation, de l'anisotropie, de l'echelle des heterogeneites et des interactions fluides-roche. Dans la premiere partie de ce travail, concernant les proprietes hydrauliques (experiences et modelisation) des roches poreuses, on a montre que : les permeabilites relatives des roches pyroclastiques sont superieures (pour un meme etat de saturation) a celles des roches sedimentaires ; la tortuosite controle l'existence de chemins de circulation preferentiels et, par consequent, les phenomenes d'hydro-dispersion ; l'anisotropie de permeabilite est bien correlee a la microstructure de la porosite dans les gres et dans les roches volcaniques. Ceci n'est pas le cas dans les calcaires ; la modification du modele de purcell (ajout d'un concept de percolation) permet de predire precisement la permeabilite, sur six ordres de grandeur, de lithologies tres variees ; les simulations sur reseaux ont montre que, lorsque la distribution des rayons d'acces aux pores passe de monomodale a plurimodale, la longueur des chemins de circulation, hydraulique et electrique, augmente et l'on assiste a un decouplage progressif de ces chemins. La seconde partie est consacree aux effets sur la permeabilite des interactions entre les fluides et la roche dans les milieux peu permeables et fractures. On a montre, dans un echantillon traverse par une fracture, que la dissolution des mineraux conduit a augmenter la permeabilite et a diminuer le facteur de formation, par lissage de la fracture ou par augmentation de son ouverture. Dans la carriere du mayet de montagne (allier), la geometrie 3d du reseau de fractures d'un bloc metrique a ete determinee (precision 1cm) grace a des experiences de sismique (adaptees a cette echelle inhabituelle), et de georadar.
