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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 172 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 6 Mo |
Extrait
AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d’un long travail approuvé par le jury de
soutenance et mis à disposition de l’ensemble de la communauté
universitaire élargie.
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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
École Nationale Supérieure de Géologie de Nancy
Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques
École Doctorale RP2E
THÈSE
Présentée à l'Institut Français du Pétrole
pour obtenir le grade de
Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine
Discipline : Géosciences
par
Tianmeng HU
Sujet de la thèse :
MODÉLISATION GÉOMÉCANIQUE DES
RÉSERVOIRS : MÉTHODOLOGIES DE MISE EN
OEUVRE ET D'ANALYSE DES INCERTITUDES
Soutenue le 6 novembre 2008 devant le jury composé de :
J.P. CHILES École des Mines de Paris Rapporteur
M. BOULON INPG Rapporteur
V. MERRIEN-SOUKATCHOFF École des Mines de Nancy Examinateur
B. SUDRET Phiméca Engineering Examinateur
F. FOURNIER IFP Examinateur
L. JEANNIN GdF-Suez Invité
J.J. ROYER CRPG-ENSG Directeur 2
A ma famille
Je dédie ce mémoire.
3 4 REMERCIEMENTS
Les travaux présentés dans ce mémoire se sont déroulés à l’Institut Français du Pétrole (IFP).
Ils s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre la division Mécanique Appliquée et le
Laboratoire Informatique et Analyse des Données (LIAD) de l’Institut National
Polytechnique de Lorraine (INPL). Je remercie en premier lieu ces organismes.
Je remercie tout particulièrement Monsieur Jean-Jacques Royer, Ingénieur de recherche de
première classe CNRS, co-Directeur du Consortium Gocad, pour avoir accepté de prendre en
charge la responsabilité universitaire de ce travail.
Je tiens à adresser mes plus chaleureux remerciements à Madame Frédérique Fournier, Chef
du département Géomécanique et Professeur IFP. Tout au long de ces trois années, elle a su
orienter mes recherches aux bons moments. Elle a toujours été disponible pour d’intenses et
rationnelles discussions et ses conseils pertinents m’ont été d’une aide précieuse pendant cette
période.
Je remercie sincèrement Monsieur Jean-Paul Chilès, Directeur de recherche à l’École des
Mines de Paris, du Centre de Géosciences, ainsi que Monsieur Marc Boulon, Professeur
émérite de l’Université Joseph Fourier, du Laboratoire Sols, Solides, Structure – Risques, qui
ont accepté de juger ce travail et d’en être les rapporteurs. Monsieur Marc Boulon m’a
particulièrement aidé dans l’interprétation des résultats mécaniques que j’ai obtenus sur le
modèle 3D du « champ A », en réalisant, pour comparaison, des simulations 2D
axisymétriques d’un modèle simplifié équivalent, lesquelles ont permis de confirmer un
certain nombre de phénomènes mécaniques observés sur le modèle 3D.
Mes vifs remerciements à Madame Véronique Merrien-Soukatchoff, Professeur à l’École des
Mines de Nancy, du Laboratoire Environnement Géomécanique et Ouvrages, pour avoir
accepté de participer au jury de cette thèse et pour son aide patiente pendant mes études
d’Ingénieur Civil des Mines de Nancy.
Je souhaite également remercier Monsieur Bruno Sudret, Directeur de la Recherche et de la
Stratégie de Phiméca Engineering, pour sa participation à ce jury et l’apport de son expertise
dans le domaine de l’analyse de risques pour la mécanique.
Monsieur Laurent Jeannin, Ingénieur de recherche à GdF-Suez, a accepté d’examiner ce
travail. Je le remercie vivement pour l’intérêt qu’il y accorde ainsi que pour les conseils qu’il
m’a donnés dans le domaine du couplage réservoir – géomécanique.
Je souhaite également exprimer ma gratitude à Monsieur Éric Heintzé, Directeur de la
Division Mécanique Appliquée ainsi que Monsieur Laurent Cangémi, Chef du département
Mécanique des Solides, pour m’avoir accueilli au sein de leurs équipes.
Je tiens à remercier Madame Brigitte Doligez, Chef du département de Stratigraphie-
Sédimentologie, pour m’avoir transféré les données géologiques du champ A.
Caroline Joseph, Ingénieur de recherche du département de Géophysique m’a fait bénéficier
de son expérience en géostatistique. Je l’en remercie vivement.
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Mes remerciements vont également à Messieurs Philippe Joseph et Sylvain Boyer,
Professeurs à l’École du Pétrole et des Moteurs, pour m’avoir expliqué de façon détaillée les
données diagraphiques et sédimentologiques du champ étudié.
Merci également à Monsieur Gilles Ferrer, Ingénieur de recherche du département Mécanique
des Solides pour ses codes de Python magnifiques permettant le transfert Gocad vers Abaqus.
J’adresse mes remerciements sincères à Monsieur Guillaume Servant, Ingénieur de recherche
du département Modélisation des écoulements et transferts en milieu poreux et Mesdames
Florence Adjémian et Axelle Baroni, Ingénieurs de recherche du département Mécanique des
Solides, qui m’ont permis de profiter de leurs connaissances dans les domaines des éléments
finis et de la géomécanique.
Je tiens à remercier, pour la sympathie qu’elles m’ont témoignée, Mesdames Elisabeth Mura
et Évelyne Bertocchini.
Toute mon amitié à Monsieur Jacques Kouakou avec qui j’ai partagé le bureau, et avec qui
j’ai eu tant de discussions fructueuses.
Merci aussi à tous mes collègues et amis à l’IFP qui se reconnaîtront ici. Je leur exprime ma
profonde sympathie et leur souhaite beaucoup de bien.
Je souhaite enfin exprimer mes plus vifs remerciements à mes parents qui ont toujours su me
soutenir et m’encourager au cours de ces trois ans.
6 Table des matières
LISTE DES FIGURES ................................................................................................ 9
LISTE DES TABLEAUX........................................................................................... 13
INTRODUCTION GENERALE ................................................................................. 15
CHAPITRE I : RAPPEL SUR LA MODELISATION DES MILIEUX POREUX......... 19
I.1 RAPPELS SUR LA THEORIE DE L'ELASTICITE................................................................................. 20
I.1.1 Contraintes.......................................................................................................................................... 20
I.1.2 Déplacements - Déformations ............................................................................................................. 24
I.1.3 Loi de comportement........................................................................................................................... 25
I.1.4 Critères de rupture.............................................................................................................................. 26
I.2 MODELES DE RESERVOIR : APPROCHES RESERVOIR ET GEOMECANIQUE..................................... 27
I.2.1 Approche réservoir : écoulements dans un gisement .......................................................................... 28
I.2.1 Approche géomécanique ..................