Étude expérimentale de la fracturation et du comportement constitutif d'un matériau frictionnel et dilatant analogue de roche réservoir PDF Download
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Author: Si Hung Nguyen
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Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
La thèse porte sur l’étude de la fracturation des roches en utilisant le matériau synthétique granulaire Crack1 analogue des roches tenaces comme le calcaire représentatif d’un réservoir pétrolier. L’objectif du travail est de caractériser quantitativement le comportement constitutif du Crack1 et de le mettre en rapport avec les modalités de fracturations du matériau. Pour atteindre cet objectif, le dispositif expérimental adéquat, ainsi que le système de mesure précis des contraintes et déformations locales et d’acquisition des données ont été conçus et réalisés. A partir des données obtenues, les surfaces de charges pour Crack1 ont été construites pour différents types de chargement (compression et extension axisymétrique=. Elles ont permis de définir l’évolution de coefficient de friction interne qui change le signe de positif à négatif avec l’augmentation de la pression de confinement. Ce changement marque la transition entre le comportement fragile et ductile du matériau qui est avérée être très sensible au type de chargement. L’évolution du coefficient de dilatance est aussi liée à cette transition reflétant la transition de la formation dilatante à la déformation compactante. Le type des fractures et leur orientation changent également ; elles dévient moins incliné à la contrainte majeure avec l’augmentation de la pression de confinement. Ainsi tous les types de fractures ont été obtenus : fractures cisaillantes, hybride et la diaclase. Les résultats expérimentaux sont en accord raisonnable avec la prédiction de la théorie de bifurcation et ouvre plusieurs perspectives pour l’étude du comportement des roches et la modélisation physique à l’échelle des structures géologiques avec le matériau analogique Crack1.
Author: Si Hung Nguyen
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Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
La thèse porte sur l’étude de la fracturation des roches en utilisant le matériau synthétique granulaire Crack1 analogue des roches tenaces comme le calcaire représentatif d’un réservoir pétrolier. L’objectif du travail est de caractériser quantitativement le comportement constitutif du Crack1 et de le mettre en rapport avec les modalités de fracturations du matériau. Pour atteindre cet objectif, le dispositif expérimental adéquat, ainsi que le système de mesure précis des contraintes et déformations locales et d’acquisition des données ont été conçus et réalisés. A partir des données obtenues, les surfaces de charges pour Crack1 ont été construites pour différents types de chargement (compression et extension axisymétrique=. Elles ont permis de définir l’évolution de coefficient de friction interne qui change le signe de positif à négatif avec l’augmentation de la pression de confinement. Ce changement marque la transition entre le comportement fragile et ductile du matériau qui est avérée être très sensible au type de chargement. L’évolution du coefficient de dilatance est aussi liée à cette transition reflétant la transition de la formation dilatante à la déformation compactante. Le type des fractures et leur orientation changent également ; elles dévient moins incliné à la contrainte majeure avec l’augmentation de la pression de confinement. Ainsi tous les types de fractures ont été obtenus : fractures cisaillantes, hybride et la diaclase. Les résultats expérimentaux sont en accord raisonnable avec la prédiction de la théorie de bifurcation et ouvre plusieurs perspectives pour l’étude du comportement des roches et la modélisation physique à l’échelle des structures géologiques avec le matériau analogique Crack1.
Author: Cédric Jorand
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Languages : fr
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La modélisation de la déformation, de la rupture et de la fracturation des milieux rocheux représente un enjeu majeur dans de nombreux domaines scientifiques et pratiques, notamment pour l'exploitation des réservoirs fracturés. Cependant, cette modélisation se heurte à la mauvaise connaissance des lois constitutives, ce qui rend particulièrement importantes les approches expérimentales et en particulier la modélisation physique, qui est au coeur de ce travail. Nous avons développé une technique originale d’une telle modélisation, basée sur un nouveau matériau Crack1 à l'échelle physique par rapport à une roche réservoir typique: le calcaire. Un programme étendu d'expérimentation avec les modèles de Crack1 a été réalisé avec un dispositif de chargement poly-tridimensionnel. Ce dispositif combine à la fois la simplicité et l’efficacité des solutions réalisées pour la réduction et l’élimination complète de la friction aux bords des modèles. Les résultats principaux peuvent être résumés de la façon suivante: Des réseaux de diaclases ont été reproduits pour la première fois dans des conditions de chargement homogènes. 1 Les diaclases se forment, dans nos expériences, sous une compression triaxiale. Elles ne sont donc pas des fractures en Mode I. 2 Les figures fractographiques visibles sur les surfaces des diaclases naturelles et celles obtenues dans les modèles sont très similaires, ce qui suggère que la similarité physique est assurée pas seulement à macro-échelle, mais aussi à micro-échelle. 3 L'espacement S entre les diaclases ne dépend pas de l'épaisseur du modèle , contrairement au concept de « saturation » largement adopté dans la littérature et les modèles de réservoirs. Il a été démontré que S est contrôlé par l'état des contraintes imposé et la déformation accumulée du modèle. 4 Nous avons pu également reproduire dans des modèles les couloirs fracturés dont la formation est contrôlée par la rigidité des contacts aux limites de l’unité mécanique affectée par la fracturation. 5 L'augmentation de la pression moyenne appliquée au modèle résulte en un changement du style de la fracturation, qui évolue de manière continue des diaclases vers des fractures «obliques » conjuguées. 6 L'analyse des conditions de cette transition à partir de la théorie de la bifurcation de la déformation montre qu’elle est associée à la réduction du facteur de dilatance β de Crack1 avec l'augmentation de la pression p (ce type de dépendance β (p) est également connu pour les roches réelles). Les résultats obtenus confirment donc que les lois constitutives contrôlent directement la fracturation. Des études expérimentales plus larges doivent désormais être menées pour contraindre ces lois dans toute leur complexité et avec une précision nécessaire.
Author: Stéphane Poirier
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ISBN: 9781412306843
Category : Hydrogeology
Languages : fr
Pages : 300
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Author: Mohammad Hassan Karami
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Languages : fr
Pages : 0
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La degradation d'un materiau fragile, soumis a une sollicitation mecanique croissante a pour origine l'apparition et le developpement de microfissures. Ce phenomene, dans un materiau poreux fragile, modifie la porosite et par consequent les differentes proprietes du materiau dont la permeabilite et les parametres de l'interaction fluide-squelette. Ainsi, l'objet de cette etude, essentiellement experimentale, est d'explorer l'effet de la microfissuration anisotrope induite sur les parametres de l'interaction fluide-squelette, notamment sur le coefficient des contraintes effectives de biot, dans le cas isotherme, sur un gres des vosges (de porosite 20%) dans lequel le mecanisme principal des deformations irreversibles est le developpement de microfissures. Un dispositif experimental a ete mis au point. A travers des essais de caracterisation de la microfissuration, nous avons montre l'anisotropie induite du comportement mecanique du materiau et le developpement de microfissures comme etant l'origine des deformations irreversibles et de la rupture. Ensuite, nous avons determine des parametres de couplage poroelastique du materiau a partir de differents chemins de compression hydrostatique a differents regimes de drainage. L'influence de l'endommagement induit sur le couplage poromecanique est etudiee par differents chemins triaxiaux deviatoriques egalement a differents regimes de drainage. On montre alors clairement l'anisotropie de l'interaction fluide-squelette due essentiellement a l'anisotropie induite du comportement mecanique du materiau. Enfin les differentes constantes poroelastiques du materiau dans son etat naturel (non endommage) sont determinees. En se basant sur l'hypothese d'une loi poroelastique incrementalement lineaire anisotrope, nous avons montre la variation des parametres de couplage et notamment l'anisotropie induite des composantes du tenseur des contraintes effectives de biot, due au developpement de microfissures orientees.
Author: Yu Zhang
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse s'inscrit dans le cadre des recherches et vise à contribuer à la compérension du comportement mécanique d'une roche tendre (i.e. cataclastique grès). La roche étudiée se trouve dans une fondation d'un barrage, situé dans le sud-ouest de la chine. L'accent de des travaux réalisés dans cette thèse a concerné le comportement à long terme du matériau étudié.Pour caractériser le comportement mécanique et identifier les principaux paramètres qui le gouvernent, il était nécessaire d'aborder en première lieu avec une approche expérimentale. De nombreux essais ont été réalisé, tel que des essais de compression, des essais de fluage triaxiale et des mesures de perméabilité. On constate que la réponse mécanique du matériau dépends fortement la microstructure et les propriétés mécaniques ainsi que les contraintes appliquées. En se basant sur les résultats expérimentaux, un modèle unifiée est proposé pour décrire le comportement à court terme et à long terme du matériau étudié. Dans le modèle proposé, les principales caractéristiques observées dans les expériences sont prises en compte, en particulier des déformations irréversibles, la dépendance de la pression, la transition volumétrique entre le compaction et la dilatation ainsi que le fluage. La performance du modèle proposé est tout d'abords validé sur les essais homogènes. A la fin, une validation plus poussée de ce modèle a été réalisée dans le cadre d'applications à étudier la performance de la fondation.
Author: Patrick Baud
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Languages : fr
Pages : 207
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LE BUT DE CE TRAVAIL EST L'ETUDE DE LA FISSURATION DES ROCHES SOUMISES A DES CONTRAINTES D'ORIGINE MECANIQUE OU THERMIQUE. LA CROISSANCE DES FISSURES DANS UN ECHANTILLON DE ROCHE SOUS CHARGEMENT COMPRESSIF EST ETUDIEE THEORIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT. DU POINT DE VUE THEORIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE ET STATISTIQUE PERMET D'APPLIQUER LES CALCULS CONCERNANT LA TRAJECTOIRE D'UNE FISSURE UNIQUE SOUS COMPRESSION BIAXIALE A LA DEFORMATION MACROSCOPIQUE ET A LA RUPTURE D'UN ECHANTILLON. LES RESULTATS METTENT EN AVANT LE ROLE CRUCIAL JOUE PAR LES INTERACTIONS ENTRE LES FISSURES. CES INTERACTIONS SONT SIMULEES A L'AIDE D'UNE PROCEDURE ITERATIVE TANT POUR DES FISSURES RECTILIGNES QUE POUR DES FISSURES BRANCHEES. EXPERIMENTALEMENT, LA FISSURATION EST ETUDIEE EN MESURANT LES VITESSES V#P ET V#S LORS D'ESSAIS TRIAXIAUX (COMPRESSION HYDROSTATIQUE ET COMPRESSION AXIALE JUSQU'A LA RUPTURE) SUR DES ROCHES CRISTALLINES. LES VARIATIONS DES PARAMETRES ELASTIQUES DEDUITES DES VITESSES DONNENT UNE IMAGE DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES CONFORME A LA THEORIE. LA PROPAGATION QUASI-STATIQUE DES FISSURES EST QUANT A ELLE ABORDEE GRACE A L'ESSAI DCB A CHARGE CONSTANTE SUR DES ECHANTILLONS DE VERRE. EN CE QUI CONCERNE LA FISSURATION THERMIQUE, DES ENREGISTREMENTS D'EMISSIONS ACOUSTIQUES SUR DES ROCHES CRISTALLINES PERMETTENT DE DECOMPOSER LES PHASES PRINCIPALES DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES POUR DES TEMPERATURES ALLANT JUSQU'A 900C
Author: Aurélien Noiret
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Languages : fr
Pages : 195
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Une connaissance plus approfondie du comportement des roches argileuses, et plus particulièrement de leur tenue, s'avère aujourd'hui indispensable dans le cadre de plusieurs thèmes de recherche d'importance croissante : comme couverture des réservoirs pétroliers pour la production d'hydrocarbures et la séquestration de CO2, ou en tant que roche hôte pour le stockage des déchets nucléaires en couches géologiques profondes. Ces roches sont particulièrement difficiles à caractériser expérimentalement du fait de leur très faible perméabilité et de leur sensibilité à l'eau. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la compréhension des couplages hydromécaniques intervenant dans ces matériaux. Tout d'abord, une contribution à la caractérisation de l'évolution de la structure des roches argileuses soumises à un chargement mécanique est apportée. A cet effet, un essai de compression uniaxiale sur l'argilite de Tournemire associant des observations au MEB et une méthode de corrélation d'images numériques est proposé. Par la suite, des simulations numériques des essais œdométriques ont été réalisées pour appréhender l'influence des propriétés poromécaniques, en particulier de la faible perméabilité sur le comportement de l'échantillon. L'étude des équations de diffusion et les simulations numériques effectuées nous permettent de proposer une méthode de détermination de la perméabilité intrinsèque de ces matériaux. Dans la dernière partie, une étude du comportement d'une roche couverture d'un réservoir pétrolier à grande échelle est réalisée sur un cas synthétique 3D. L'objectif de ce chapitre est d'étudier les variations du champ de contrainte au sein de la couverture au cours de la production du réservoir.
Author: Yannick Descantes
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Languages : fr
Pages : 190
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Book Description
La maîtrise de la fracturation artificielle des roches est un enjeu économique essentiel pour le secteur des roches ornementales, les travaux publics et l'industrie pétrolière. Pour améliorer cette maîtrise, une étude des mécanismes de fracturation des roches par les techniques courantes de minage et de fracturation hydraulique est nécessaire. Ces techniques consistant à mettre en pression un fluide dans un forage éventuellement préfissuré, une analyse expérimentale ct théorique des mécanismes gouvernant l'initiation ct la propagation de fractures radiales autour d'un forage par injection contrôlée d'un fluide sous pression a donc été réalisée. Cette analyse procède par une revue bibliographique, par la mise au point et la réalisation d'essais de fracturation hydraulique contrôlée en laboratoire et par une étude théorique de l'influence d'un défaut de symétrie puis de l'anisotropie sur l'orientation des fractures. Malgré les symétries géométriques et de chargement des blocs, seul un faible débit d'injection a permis d'initier ct de propager une fracturation symétrique par rapport au forage. Un débit plus élevé a favorisé le développement uniforme d'une fracture selon l'axe du forage. Les fractures sont droites sur les faces des blocs, mais dévient légèrement du plan de symétrie censé les contenir. A débit fixé, les fractures se propagent à pression constante ou croissante. Le contrôle du débit d'injection a permis de maîtriser leur vitesse de propagation. La pression critique a été mesurée, ainsi que l'ouverture maximale de fracture à l'intérieur et en surface des blocs. L'étude théorique montre que ni un défaut de symétrie, ni la faible anisotropie mesurée n'expliquent, seuls, les légères déviations de fractures observées. Cependant, les résultats des calculs orthotropes ont une sensibilité aux variations des paramètres mécaniques de l'ordre des déviations observées. L'écart entre ces résultats et les déviations observées ne serait donc pas significatif.
Author: Rafael Morales y Monroy
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 175
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Book Description
Author: Suzanne Raynaud
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 660
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Book Description
L'OBJECTIF DE CE MEMOIRE EST D'APPORTER DE NOUVELLES DONNEES, A L'ECHELLE MICROSCOPIQUE, SUR DEUX MECANISMES MAJEURS DE LA DEFORMATION CRUSTALE SOUVENT ASSOCIEES ; LA DEFORMATION PAR DISSOLUTION-CRISTALLISATION ET LA DEFORMATION PAR RUPTURE FRAGILE. DANS LA PREMIERE PARTIE, LES METHODES UTILISEES POUR DECRIRE LA POROSITE ET LA TEXTURE D'UN MATERIAU, A L'ECHELLE DU MM AU MICROMETRE SONT EXPOSEES, EN PARTICULIER LA TOMODENSITOMETRIE RAYONS X. LA DEUXIEME PARTIE PRESENTE L'ETUDE DES CARACTERISTIQUES PETROPHYSIQUES DE DEUX CALCAIRES, QUI ONT ETE NATURELLEMENT SOUMIS AU MEME CHAMP DE CONTRAINTE TECTONIQUE EN COMPRESSION PENDANT L'OROGENESE PYRENEENNE. DEUX PROCESSUS DE DEFORMATION PAR PRESSION-DISSOLUTION-CRISTALLISATION SONT MIS EN EVIDENCE. L'EXISTENCE DE L'UN OU L'AUTRE DE CES PROCESSUS EST CONTROLEE PRINCIPALEMENT PAR LA POROSITE DE LA ROCHE. LES DIFFERENCES ENTRE CES DEUX PROCESSUS SONT DISCUTEES EN TERMES DE GENESE DES SITES STYLOLITIQUES, CARACTERISTIQUES DES TRANSFERTS DE MASSE, LOCALISATION DE LA CRISTALLISATION ET DEFORMATION GLOBALE. DANS LA TROISIEME PARTIE, LA RUPTURE EXPERIMENTALE EN COMPRESSION DE TROIS MATERIAUX DE COMPORTEMENTS MECANIQUES VARIES, UNE ROCHE DURE (GRANITE), UNE ROCHE TENDRE (CRAIE) ET UN SOL (MARNE), EST ETUDIEE LORS DE TESTS TRIAXIAUX EFFECTUES A DIFFERENTES PRESSIONS DE CONFINEMENT. LA CELLULE DE DEFORMATION EST TRANSPARENTE AUX RAYONS X ET MONTEE DANS UN TOMODENSITOMETRE RAYONS X. LA MICROFISSURATION ANTERIEURE A LA RUPTURE, DIFFUSE DANS LES ECHANTILLONS, MONTRE DES CARACTERISTIQUES DIFFERENTES DANS LE GRANITE ET LA MARNE. LA MICRODEFORMATION DE CES DEUX MATERIAUX EVOLUE EN FONCTION DE LA PRESSION DE CONFINEMENT PERMETTANT DE DISTINGUER DEUX MODES DE RUPTURE FRAGILE. DANS LA CRAIE, AU COURS DES ESSAIS, L'EVOLUTION SPATIO-TEMPORELLE DE LA POROSITE FISSURALE EST ANALYSEE ET LA VARIATION DE LA VALEUR DE CE PARAMETRE EST QUANTIFIEE. CETTE APPROCHE PERMET PLUS PARTICULIEREMENT D'ANALYSER LES CARACTERISTIQUES DE LA POROSITE ACQUISE LORS DE LA RELAXATION DES CONTRAINTES ET DE COMPARER AVEC LES EVENEMENTS SURVENUS LORS DE LA DECOMPRESSION DANS UN BASSIN SEDIMENTAIRE
