Modelisation des ecoulements et du transport dans les milieux fissures. Approches continues et discontinues

par SOUHEIL EZZEDINE

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de E. LEDOUX.

Soutenue en 1994

à l'EMP .


  • Résumé

    La modelisation analytique continue des ecoulements dans les milieux fissures et les alterations de surface a ete possible grace aux artifices mathematiques des transformations analytiques et numeriques de laplace et de hankel. Des developpements asymptotiques ont permis de valider le comportement du modele analytique pour des essais de pompages a courte et longue duree. Quelques simplifications dans la complexite du schema de calculs nous ont permis une deuxieme verification du modele avec d'autres modeles de structures moins complexes. La prise en compte de l'anisotropie verticale a ete egalement traitee. L'application du modele analytique original etabli aux essais de pompage realises sur trois sites, un en france et deux autres en afrique est assez concluante. Notre modele represente fidelement la physique modelisee contrairement a d'autres modeles simplifies. L'aspect discontinu de ces formations permet difficilement l'application des modeles continus. En seconde partie, notre demarche est de conjuguee l'hypothese continue a l'echelle d'une fissure, favorisant une modelisation continue, a l'hypothese discontinue a l'echelle du massif pris comme un assemblage de fissures simples continues. Cette demarche nous a permi d'ecrire une solution analytique a l'echelle d'une fissure par le biais de la transformee de laplace et d'assurer un assemblage bout-a-bout de toutes les fissures generees d'une facon stochastique discrete tridimensionnelle. Quelques exemples de validation et de demonstration en mono-, bi- et tri-dimensionnel sont presentes. Une confrontation du modele continue, developpe en premiere partie, au modele discontinu a ete faite et montre l'equivalence des deux approches. Un essai reel d'injections forcees realise a soultz-sous-forets en alsace a ete simule. Les resultats montrent que la prise en compte des effets mecaniques lors de l'injection peut ameliorer la reponse de notre modele. Les fractures naturelles qui recoupent les massifs sont soumises a l'effet de contraintes naturelles, dont l'effet consiste a les maintenir comprimees tandis que la mise en circulation lors de l'injection d'un fluide tend a produire l'effet inverse. La geometrie des espaces vides qui est fonction de la pression de l'eau induit des proprietes hydromecaniques dependantes de la contrainte normale effective supportee. Cette non linearite est quantifiee d'une part, par les lois de la variation de la conductivite hydraulique en fonction de la contrainte normale effective appliquee sur une fracture, d'autre part, par la variation lineaire du coefficient d'emmagasinement en fonction de la contrainte effective. La reprise de l'essai realise a soultz-sous-forets a ete faite pour une representation fidele des injections. Le modele montre une bonne representation de la realite observee. Cependant, les principaux phenomenes induits par la realisation d'un doublet geothermique en roches chaudes et seches ne se limitent pas a des circulations d'eau et leurs effets mecaniques mais s'etendent aux echanges de chaleur entre la matrice rocheuse et le fluide et aux interactions chimiques de type eau/roche. Ces deux derniers phenomenes sont traites, en troisieme partie. D'une facon assidue et semblable a la deuxieme partie, un modele geochimique tenant compte du transport, equilibre ou non, des especes chimiques en solution, de leurs cinetiques chimiques ainsi que de leurs interactions avec la roche avoisinante a ete mis au point a l'echelle d'une fracture et sa generalisation a l'echelle du massif a ete realisee. Un exemple de demonstration de la precipitation de la calcite a ete simulee. Le modele hydro-thermo-chimique laisse presager de bons resultats lors de la modelisation globale reelle des doublets geothermiques en roches chaudes et seches


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  • Détails : 208 P.
  • Annexes : 235 REF.

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