{"id":7087,"date":"2021-10-05T17:30:54","date_gmt":"2021-10-05T15:30:54","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=7087"},"modified":"2021-10-15T14:03:44","modified_gmt":"2021-10-15T12:03:44","slug":"analyse-numerique-multi-echelle-des-proprietes-sismiques-des-roches-presentant-des-fractures-avec-geometries-complexes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2021\/10\/analyse-numerique-multi-echelle-des-proprietes-sismiques-des-roches-presentant-des-fractures-avec-geometries-complexes\/","title":{"rendered":"Analyse num\u00e9rique multi-\u00e9chelle des propri\u00e9t\u00e9s sismiques des roches pr\u00e9sentant des fractures avec g\u00e9om\u00e9tries complexes"},"content":{"rendered":"\n<p><em>Th\u00e8se soutenue par Simon Lissa, le 20 octobre 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n\n\n\n<p>La pr\u00e9sence de fractures dans la cro\u00fbte terrestre peut r\u00e9duire la rigidit\u00e9 des roches et augmenter leur perm\u00e9abilit\u00e9 hydraulique. Ces caract\u00e9ristiques jouent un r\u00f4le important dans plusieurs activit\u00e9s souterraines. Par exemple, la rigidit\u00e9 de la roche est importante pour les constructions d\u2019ing\u00e9nierie telles que les barrages, les tunnels et les b\u00e2timents. Etant donn\u00e9 que les fractures constituent un chemin pr\u00e9f\u00e9rentiel pour l\u2019\u00e9coulement du fluide, leur pr\u00e9sence est ind\u00e9sirable dans les roches destin\u00e9es \u00e0 sceller les r\u00e9servoirs de s\u00e9questration g\u00e9ologique du CO<sub>2<\/sub>. D\u2019autre part, elles sont souvent induites artificiellement dans les roches pour l\u2019extraction d\u2019hydrocarbures non conventionnels ou la production d\u2019\u00e9nergie g\u00e9othermique.<\/p>\n\n\n\n<p>Pour ces raisons, leur identification et leur caract\u00e9risation au moyen de techniques g\u00e9ophysiques non invasives sont d\u2019un grand int\u00e9r\u00eat. En raison de la sensibilit\u00e9 des ondes sismiques \u00e0 la pr\u00e9sence de fractures dans les roches, les m\u00e9thodes sismiques sont potentiellement capables de fournir des informations sur celles-ci. En particulier, si les ondes sismiques qui se propagent dans des roches poreuses satur\u00e9es et fractur\u00e9es ont des longueurs d\u2019onde sup\u00e9rieures \u00e0 la taille des fractures, l\u2019amplitude et la vitesse des ondes peuvent \u00eatre affect\u00e9es par la diffusion de la pression du fluide.<\/p>\n\n\n\n<p>Ce processus se produit parce que les fractures sont plus compressibles que la roche encastr\u00e9e et, par cons\u00e9quent, la d\u00e9formation caus\u00e9e par une onde sismique augmente la pression du fluide dans les fractures plus que dans le roche poreuse h\u00f4te. Ensuite, les gradients de pression de fluide induits par les ondes entre la fracture et le roche poreuse h\u00f4te sont \u00e9quilibr\u00e9s par la diffusion de la pression de fluide qui dissipe l\u2019\u00e9nergie sismique en chaleur en raison de la friction dans le fluide.<\/p>\n\n\n\n<p>Ce processus peut \u00e9galement se produire entre des fractures hydrauliquement connect\u00e9es ayant des orientations diff\u00e9rentes et qui sont donc comprim\u00e9es diff\u00e9remment par l\u2019onde. Le m\u00eame ph\u00e9nom\u00e8ne se produit \u00e0 l\u2019\u00e9chelle micro (ou \u00e0 l\u2019\u00e9chelle des pores) entre les micro-fractures et est connu sous le nom de <em>squirt flow<\/em>. Les effets de ce processus multi-\u00e9chelle sur la r\u00e9ponse sismique ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s au moyen de m\u00e9thodes analytiques, num\u00e9riques et exp\u00e9rimentales en consid\u00e9rant, en g\u00e9n\u00e9ral, des formes g\u00e9om\u00e9triques simples pour mod\u00e9liser les fractures. Les r\u00e9sultats sugg\u00e8rent le potentiel \u00e9lev\u00e9 des m\u00e9thodes sismiques pour fournir des informations sur les propri\u00e9t\u00e9s hydrom\u00e9caniques des roches fractur\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n<p>Cependant, les fractures sont des \u00e9l\u00e9ments complexes pr\u00e9sentant des parois rugueuses et courbes avec des zones de contact. La motivation principale de cette th\u00e8se est d\u2019analyser les effets que des g\u00e9om\u00e9tries r\u00e9alistes de fractures ont sur la r\u00e9ponse sismique. En particulier, nous \u00e9tudions l\u2019att\u00e9nuation sismique et la dispersion des vitesses dues \u00e0 la diffusion de la pression du fluide \u00e0 deux \u00e9chelles. A l\u2019\u00e9chelle micro, nous explorons l\u2019impact d\u2019une micro-fracture interconnect\u00e9e avec des parois rugueuses sur la r\u00e9ponse sismique due au s<em>quirt flow<\/em>. Dans ce sens, nous montrons que l\u2019ouverture minimale des micro-fractures joue un r\u00f4le pr\u00e9dominant dans la fr\u00e9quence sismique correspondant \u00e0 l\u2019att\u00e9nuation maximale.<\/p>\n\n\n\n<p>Afin d\u2019envisager des mod\u00e8les num\u00e9riques enti\u00e8rement bas\u00e9s sur la v\u00e9ritable g\u00e9om\u00e9trie des micro-fractures, nous d\u00e9veloppons un flux de travail num\u00e9rique de physique des roches appliqu\u00e9 \u00e0 un marbre de Carrare trait\u00e9 thermiquement qui pr\u00e9sente une att\u00e9nuation significative des ondes P et S due au <em>squirt flow<\/em> entre les micro-fractures interconnect\u00e9es. \u00e0 l\u2019\u00e9chelle m\u00e9so, nous analysons les effets de la densit\u00e9 et de la distribution des zones de contact sur la r\u00e9ponse sismique due \u00e0 la diffusion de la pression du fluide entre les fractures et le roche poreuse h\u00f4te.<\/p>\n\n\n\n<p>En utilisant ces r\u00e9sultats, nous validons la repr\u00e9sentation des fractures ayant des parois rugueuses et des zones de contact au moyen de couches planes simples poro\u00e9lastiques pour rendre compte de la r\u00e9ponse sismique anisotrope du mod\u00e8le pour tous les modes d\u2019onde. Cependant, la pr\u00e9sence d\u2019une l\u00e9g\u00e8re courbure du plan de fracture d\u00e9clenche une dissipation d\u2019\u00e9nergie suppl\u00e9mentaire dans le roche poreuse h\u00f4te et \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la fracture qui est contr\u00f4l\u00e9e par la perm\u00e9abilit\u00e9 de la fracture.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Th\u00e8se soutenue par Simon Lissa, le 20 octobre 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE) La pr\u00e9sence de fractures dans la cro\u00fbte terrestre peut r\u00e9duire la rigidit\u00e9 des roches et augmenter leur perm\u00e9abilit\u00e9 hydraulique. Ces caract\u00e9ristiques jouent un r\u00f4le important dans plusieurs activit\u00e9s souterraines. 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