Résumés des sessions / Session abstracts > Thème 6Thème 6 : Physique des roches / Rock physics
Session 6.1 : Propriétés pétrophysiques des roches et applications au monitoring géophysiqueResponsables : André Revil (Ecole des Mines du Colorado, Etats-Unis) arevil@mines.edu Damien Jougnot (Institut de géophysique, UNIL, Lausanne, Suisse) damien.jougnot@unil.ch Myriam Schmutz (ENSEGID, Bordeaux) Myriam.SCHMUTZ@ipb.fr Résumé : Durant ces dernières années, d’importants financements ont été consacrés au suivi géophysique de processus dynamiques dans le sous-sol et pour des applications de génie civil. En hydrogéophysique, le suivi géophysique est devenu un outil de première importance pour le monitoring de panaches de contamination et leur traitement, l’imagerie spatio-temporelle de tests salins dans les aquifères poreux ou fracturés, l’étude de l’érosion interne des digues et barrages, ainsi que le suivi de la déformation des bâtiments et des sols (glissements de terrain). A plus grande échelle, le suivi géophysique est devenu un outil de choix pour la production de réservoirs géothermiques, le stockage de CO2, et la production de réservoirs d’hydrocarbures en particulier à travers la fracturation hydraulique et l’injection de gaz ou d’eau. De grands progrès ont été réalisés dans l’inversion couplée de données géophysiques et mesures in situ en utilisant des simulateurs numériques décrivant le transport réactif, parfois multiphasique, de fluides et de solutés en milieux poreux. Cette connexion demande une description rigoureuse et unifiée des propriétés géophysiques à l’échelle du milieu poreux afin de pouvoir prédire, par simulation numérique directe, la réponse géophysique associée à n’importe quelle perturbation affectant le sous-sol (hydromécanique, chimique, écoulement réactif, transport de solutés).
Session 6.2 : Propriétés de transport et leurs couplages (CNFGG)Responsables : Laurence Jouniaux (IPGS, Strasbourg) l.jouniaux@unistra.fr Alexis Maineult (IPGP, Paris) maineult@ipgp.fr Résumé : Cette session s’attache à mieux comprendre le transport en milieu poreux. Les transports hydrique et électrique sont controlés en partie par la perméabilite, la conductivité électrique, et l’électrofiltration. Cette session s’intéressera en particulier aux transports et à leurs couplages dans des conditions multiphasiques (eau, air, glace, hydrocarbures, CO 2), avec des méthodologies incluant l’approche expérimentale, les observations de terrain, et la modélisation. Les travaux de la petite échelle à la grande échelle sont attendus afin d’avoir une meilleure connaissance des processus physiques mis en oeuvre, ainsi qu’une meilleure interprétation des observations de terrain (méthodes électriques et électromagnétiques en général). Cette thématique touche à des applications telles que l’hydrogéophysique, les ressources en fluides, les déformations de la croûte, et la remédiation de polluants. Elle s’inscrit dans les problématiques actuelles sur l’environnement, les aléas naturels, et l’énergie.
Session 6.3 : Physique des zones de failles et de fractures (CNFGG)Responsables : Yves Guglielmi (CEREGE, Aix en provence) guglielmi@cerege.fr Pierre Henry (CEREGE, Aix en provence) henry@cerege.fr Claude Gout (Total, Pau) claude.gout@total.com Résumé : L’estimation des conditions physiques de réactivation des zones de failles et de fractures est un problème fondamental aussi bien pour la compréhension du cycle sismique que pour la manipulation des ressources et des fluides dans les systèmes réservoirs/couvertures profonds. Cette session a pour ambition de faire le point sur la réponse des failles (stabilité, instabilité) à une perturbation (pression, variation dynamique ou statique de contrainte) et sur les facteurs (structure, minéralogie) déterminant cette réponse. Des contributions privilégiant des approches expérimentales (in situ ou en laboratoire) pluridisciplinaires (géophysique, pétrophysique, mécanique) sont fortement encouragées pour discuter de la complexité de ces problèmes. Cette session s’intéresse aussi à comparer des expériences réalisées dans des contextes aussi différents que les glissements de terrains, les failles actives, les failles activées par des traitements industriels (forages, ouvrages géotechniques, etc.).
Session 6.4 : Propriétés mécaniques et pétrophysiques des formations réservoirs et de leur environnementResponsables : Christian David (U. Cergy-Pontoise) christian.david@u-cergy.fr Sandrine Vidal (Total) sandrine.vidal-gilbert@total.com Mickaële le Ravalec (IFPEN) mickaele.le-ravalec@ifpen.fr Résumé : L’exploitation optimale des ressources dans les formations réservoirs, de même que le stockage de gaz à effet de serre dans des réservoirs en fin d’exploitation nécessitent d’avoir une connaissance approfondie des conditions dans lesquelles se font les circulations de fluides, des couplages thermo-hydro-mécaniques ainsi que des relations entre réservoirs et roches de couverture. Ceci est rendu possible en particulier via le développement d’études en laboratoire sur échantillons qui vont permettre d’établir les lois de comportement des milieux poreux et des roches de couverture aux conditions in situ durant la phase de production ou en phase d’injection de CO2 post-production. Ces lois alimentent les simulateurs réservoirs couplés aux simulateurs géomécaniques et se doivent donc d’être aussi fiables que possible. Cette session a pour objectif de favoriser les échanges entre expérimentateurs et modélisateurs travaillant dans la caractérisation des réservoirs et de leur environnement à différentes échelles spatiales (de la microstructure à celle de la formation géologique) et temporelles (de la production au stockage à long terme), et se propose de présenter les avancées les plus récentes sur le rôle de la déformation (localisée ou diffuse) sur les propriétés de transport dans les réservoirs et l’intégrité des roches de couverture, dans la prise en compte de l’aniso-tropie et de l’hétérogénéité dans les formations, des effets d’échelles et de couplages multiples entre les phases fluides et solides aux conditions in situ. Mots clefs : Géomécanique, pétrophysique, roches réservoirs, roches de couverture, couplage thermo-hydro-mécanique, anisotropie, hétérogénéité
Session 6.5 : Apports de la pétrophysique dans la caractérisation des réservoirs sédimentaires : applications aux systèmes carbonatésResponsables : Philippe Robion (Geosciences et Environnement, U. Cergy-Pontoise) philippe.robion@u-cergy.fr Pierre-Yves Collin (Biogéosciences, Dijon) pierre-yves.collin@u-bourgogne.fr Résumé : Les réservoirs contenus dans les formations sédimentaires carbonatées sont des ensembles présentant des hétérogénéités pétrophysiques complexes difficilement prédictibles. Ces hétérogénéités dont on observe actuellement seulement l’état final sont le résultat de différents mécanismes et processus mis en jeu à différentes échelles de temps et d’espace. Ces hétérogénéités dépendent (1) de la variété des caractéristiques sédimentologiques (faciès, textures par exemple) qui constituent un paramètre initial et figé du réservoir, (2) de l’ensemble des processus diagénétiques (dont l'évolution de la matière organique) mis en jeu dès le dépôt du sédiment (soit le remplissage sédimentaire), jusqu’à l’état actuel du réservoir, largement relié à l’histoire des circulations des fluides dans le réservoir et à la nature de ces fluides, (3) de la possible fracturation venant se surimposer aux deux paramètres précédents et enfin (4) de l'histoire tectonique à grande échelle qui façonne les couches (failles, plis).
Les contributions attendues émanant d’un large spectre de spécialité (sédimentologie, pétrophysique, tectonique, géomécanique, géophysique) et touchant à au moins un des thèmes précédents pourront concerner des analogues de terrain, des données de puits ou bien encore des données sismiques dans les domaines pétrolier, du stockage, de la géothermie ou encore des ressources en eau.
Session 6.6 : Transport dans les roches très peu perméables : quels outils expérimentaux, quelles modélisations?Responsables : Laurent Michot (LIEBE, U. Lorraine) laurent.michot@univ-lorraine.fr Virginie Marry (PECSA, Paris) virginie.marry@upmc.fr Gilles Pijaudier-Cabot (LFC-R, Pau) gilles.pijaudier-cabot@univ-pau.fr Résumé : Les formations rocheuses très peu perméables sont importantes dans le cadre de la gestion des sites de stockage des déchets radioactifs en formations profondes et sont présentes dans les gisements non conventionnels d’hydrocarbures. L’étude du transport au sein de telles formations (et par extension à leurs équivalent manufacturés tels que les ciments) posent des problèmes spécifiques en termes de mesures de perméabilité, de caractérisation des espaces poraux et de préparation d’échantillons. De nouvelles techniques (tomographie, FIB, microspectroscopie) tendent à se développer pour l’étude de tels systèmes. Par ailleurs, pour de tels environnements, les techniques de modélisation multi-échelles sont particulièrement pertinentes, en termes d’interprétation des phénomènes physico-chimiques et pour pouvoir prédire le transport à long terme dans ces formations. L’objectif de cette session serait donc de faire un point sur les avancées récentes, tant expérimentales que de modélisation, et de pouvoir proposer plusieurs stratégies envisageables pour attaquer de façon optimale les problème de transferts d’échelles. Conférenciers invités : Roland Pellenq (Department of civil and environmental engineering, MIT, Boston, USA) : Transport moléculaire dans les nanopores des phases kérogènes: Darcy or not Darcy?
Session 6.7 : Comportements hydro-mécaniques et chimiques des géo-barrières des échelles microscopiques à macroscopiquesResponsables : Stéphane Gaboreau (BRGM) s.gaboreau@brgm.fr Jean-Charles Robinet (ANDRA) jean-charles.robinet@andra.fr Résumé : Différents géomatériaux naturels (roches argileuses) ou anthropiques (matériaux cimentaires, matériaux argileux ouvragés, ...) sont utilisés comme barrières de confinement dans des ouvrages industriels (stockage de déchets ménagers ou radioactifs, stockage de CO2 ) pour leurs faibles propriétés de transfert mais aussi pour leur durabilité et résistance mécanique. Ces matériaux constituent généralement des milieux poreux finement divisés, caractérisés par des pores de dimensions nanométriques, une organisation microstructurale complexe et de fortes interactions avec les espèces chimiques en solution leur conférant des propriétés hydro-mécaniques et chimiques (HMC) favorables. Au cours de la vie des ouvrages, ces géomatériaux pourront subir des sollicitations diverses (hydriques, mécaniques et/ou chimiques), susceptibles de faire évoluer leur organisation microstructurale et leurs propriétés HMC à petites échelles impliquant de fait des modifications de leurs propriétés macroscopiques intrinsèques. Cette session s’intéresse aux processus d’évolution HMC des géomatériaux sous différents contextes de sollicitations en particulier dans un contexte d’interfaces entre matériaux ; aux moyens de caractériser expérimentalement ces évolutions aux différentes échelles (microscopique à macroscopique) notamment à partir de méthodes d’imagerie scientifique ; et aux moyens de représenter ces évolutions par des outils numériques.
Mots clefs : Barrières naturelles et ouvragées, couplage HMC, changement d’échelle, microstructure
Session 6.8 : Géotechnique et densification du tissu urbainSession 6.8: Geotechnical engineering and urban densificationResponsables : Joëlle Riss (I2M GCE, Bordeaux) joelle.riss@u-bordeaux1.fr Antoine Marache (I2M GCE, Bordeaux) a.marache@cdga.u-bordeaux1.fr Résumé : La géotechnique dans son sens le plus large peut regrouper la mécanique des sols, la mécanique des roches et la géologie de l’ingénieur. Ces trois domaines se nourrissent des connaissances élaborées par les géologues pour déjouer les pièges directs ou indirects tendus par l’environnement géologique aux acteurs de l’aménagement raisonné des infrastructures et des superstructures. Au-delà des grands travaux (lignes TGV, tunnel, barrages, infrastructure routière, stockage souterrain...) distribués en tout lieu du territoire, les travaux "géotechniques" en milieu urbain demandent plus que jamais, d’autant que la densification du tissu urbain est à l’ordre du jour, une concertation du "géotechnicien" et du géologue pour détecter les aléas et déjouer les pièges. Cette session est une invitation aux géologues, archéologues, géotechniciens s.l. (Cf. supra) à venir témoigner d’une part de la nécessaire prise en compte des ces aléas et des risques associés et, d’autre part, des contraintes qui en découlent dans l’élaboration de leurs projets. Abstract: Geotechnical engineering in its broadest sense can group soil mechanics, rock mechanics and engineering geology. These three areas are based on knowledge learned from geologists to thwart direct or indirect traps laid by the geological environment to infrastructure or superstructure planning actors. Beyond the great works (high-speed train lines, tunnels, dams, road infrastructure, underground storage...) located anywhere in the country, the "geotechnical" works in urban areas are more requesting than ever (especially as the urban densification is topical) of concertation between geotechnical engineers and geologists to detect and avoid hazards. This session is an invitation to the geologists, archaeologists, geotechnical engineers (see above) to present on the one hand the need to take account of these hazards and associated risks and, in another hand, the resulting constraints in the development of their projects.
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