Seismic characterization of fractured rocks based on Biot’s theory of poroelasticity

Thèse soutenue par Nicolas Barbosa​, le 25 mai 2018, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

La présence de fractures dans les formations géologiques influence leurs propriétés mécaniques et hydrauliques. Cela fait de l’identification et de la caractérisation des fractures un objectif important pour une grande variété d’applications importantes dans les sciences de la Terre, de l’environnement et de l’ingénierie.

Parmi les techniques géophysiques ayant le potentiel de localiser et de fournir des informations sur les propriétés hydromécaniques des fractures dans le sous-sol, les méthodes sismiques sont les plus utilisées en raison de leur haute résolution et de leur pénétration profonde. Par conséquent, la compréhension et la quantification de la relation entre les observations sismiques telles que, par exemple, la dispersion de la vitesse, l’atténuation et l’anisotropie, et les propriétés élastiques et hydrauliques des réseaux de fractures présentent un intérêt considérable.

Le flux de fluide induit par des ondes, ou simplement WIFF, est un mécanisme de dissipation dominant dans les roches fracturées des parties les moins profondes de la croûte terrestre. Essentiellement, ce mécanisme se produit en réponse aux gradients de pression du fluide et aux effets inertiels induits par les champs d’ondes qui se propagent. Le frottement visqueux associé au mouvement fluide-solide résultant entraîne alors une dissipation d’énergie, qui se manifeste à son tour sous la forme d’une atténuation et d’une dispersion de la vitesse dans les enregistrements sismiques.

L’objectif global de cette thèse est d’explorer ce processus physique pour les milieux fracturés dans le cadre de la théorie dynamique de la poroélasticité de Biot. Nous présentons des avancées numériques, analytiques et expérimentales sur la caractérisation sismique des roches fracturées saturées de fluide, qui visent à améliorer la compréhension des liens entre les observations sismiques et les propriétés hydromécaniques des formations géologiques fracturées sondées.

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