Non linéarités géométriques et physiques dans les milieux poreux : apport des méthodes de changement d'échelle
Résumé
Dans le contexte de l'ingénierie pétrolière, ce travail est consacré à l'étude de l'effet de la fissuration d'une roche réservoir sur la récupération primaire d'hydrocarbures ainsi qu'à la modélisation de l'impact de grandes transformations microstructurales sur le comportement macroscopique d'un bassin sédimentaire en formation.
Deux échelles d'espace doivent donc être considérées. L'une microscopique concerne la modélisation mécanique du matériau, tandis que l'autre macroscopique, implique la résolution d'un problème aux limites posé sur une structure.
Dans le cadre de l'élasticité infinitésimale, l'approche micromécanique, d'abord utilisée pour retrouver les équations de la poroélasticité linéaire, permet d'explorer le domaine non linéaire lié à l'existence d'une microfissuration de la roche. Un lien quantitatif est alors établi entre l'état de microfissuration et la non linéarité observée expérimentalement. Ces considérations sont appliquées au problème d'un réservoir en récupération primaire.
Lors de la formation d'un bassin sédimentaire, les grandes déformations subies par une particule élémentaire de milieux poreux au cours de son enfouissement induisent une évolution irréversible de la morphologie microstructurale. Partant du comportement mécanique en transformations finies d'un matériau monophasique, les outils de la micromécanique sont à nouveau utilisés pour examiner successivement l'effet des changements de morphologie sur l'évolution des caractéristiques élastiques et du module d'écrouissage. Il en découle une formulation du comportement poroélastoplastique en transformation finie intégrant le couplage entre le chargement macroscopique appliqué et l'effet sur la microsctructure. En utilisant cette loi, on obtient des solutions analytiques qui simulent le processus de formation d'un bassin sédimentaire, nous permettant d'examiner l'effet de l'évolution des propriétés élastiques et plastiques sur la loi de compaction et de profil des contraintes.
Deux échelles d'espace doivent donc être considérées. L'une microscopique concerne la modélisation mécanique du matériau, tandis que l'autre macroscopique, implique la résolution d'un problème aux limites posé sur une structure.
Dans le cadre de l'élasticité infinitésimale, l'approche micromécanique, d'abord utilisée pour retrouver les équations de la poroélasticité linéaire, permet d'explorer le domaine non linéaire lié à l'existence d'une microfissuration de la roche. Un lien quantitatif est alors établi entre l'état de microfissuration et la non linéarité observée expérimentalement. Ces considérations sont appliquées au problème d'un réservoir en récupération primaire.
Lors de la formation d'un bassin sédimentaire, les grandes déformations subies par une particule élémentaire de milieux poreux au cours de son enfouissement induisent une évolution irréversible de la morphologie microstructurale. Partant du comportement mécanique en transformations finies d'un matériau monophasique, les outils de la micromécanique sont à nouveau utilisés pour examiner successivement l'effet des changements de morphologie sur l'évolution des caractéristiques élastiques et du module d'écrouissage. Il en découle une formulation du comportement poroélastoplastique en transformation finie intégrant le couplage entre le chargement macroscopique appliqué et l'effet sur la microsctructure. En utilisant cette loi, on obtient des solutions analytiques qui simulent le processus de formation d'un bassin sédimentaire, nous permettant d'examiner l'effet de l'évolution des propriétés élastiques et plastiques sur la loi de compaction et de profil des contraintes.