Etude expérimentale du comportement hydro-mécanique d'une<br />roche poreuse en relation avec les problèmes d'excavation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Etude expérimentale du comportement hydro-mécanique d'une
roche poreuse en relation avec les problèmes d'excavation

Mehdi Hosseini
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 834246

Résumé

In the oil and gas industry, it has been estimated that in excess of US$ 500 millions [7] is lost
each year because of wellbore instability. To prevent problems due to wellbore instability,
accurate prediction of stress and deformation around the wellbore are essential. Laboratory
tests on thick-walled hollow cylinders of rock are a relatively easy, economical and realistic
means to better understand the mechanisms associated to wellbore failure.
The first part of this research consisted in the development of an experimental device to carry
out tests on thick-walled hollow cylinders under two distinct conditions:
1) Tests without pore fluid (to simulate the underground opening during and after the
drilling).
2) Tests with convergent radial flow of pore fluid (to simulate the wellbore during its
phase of production). The latter is one of the key advantages of this experimental device
since this possibility of radial flow does not exist in the majority of studies reported in the
literature.
The second part of this research discusses the experiments carried out on the rock-like
ceramic material called CPIR09. The behaviour of this material is similar to very porous
sandstones which form certain oil reservoirs. The mode of rupture observed in the tests was a
pair of radial rupture planes that are diametrically opposed (parallel with the axis of the hole
and perpendicular to the internal wall) which corresponds to a compacting failure mechanism.
The results obtained show that the global permeability decreases with increasing external
pressure. The convergent radial flow of pore fluid does not affect the form of the rupture but
acts to remove fractured materials to erode localization bands. The convergent radial flow of
pore fluid (due to the imposed pore pressure) may slightly decrease the strength of the samples.
Dans l'industrie du pétrole et du gaz, on a estimé que plus de 500 millions de dollars US sont
perdus tous les ans, en raison des instabilités de puits (Chen, Tan et Haberfield, 2000, [7]).
Afin de limiter les problèmes d'instabilités relatifs à des excavations souterraines la prévision
de l'évolution des contraintes et des déformations à proximité de l'ouverture est essentielle.
Les essais sur des cylindres creux à parois épaisses sont un moyen facile, économique et
réaliste pour mieux comprendre les mécanismes de rupture de puits pétroliers. La première
partie de la présente recherche consistait à créer et développer un dispositif expérimental pour
réaliser des essais sur cylindres creux à parois épaisses sous deux conditions distinctes :
1) Essais sans fluide interstitiel (pour modéliser l'ouverture souterraine pendant et après le
creusement).
2) Essais avec écoulement radial convergent de fluide interstitiel (pour modéliser le puit
de pétrole pendant sa phase de production).
C'est un des avantages de ce dispositif expérimental puisque dans la majorité des cas,
cette possibilité d'écoulement radial n'existe pas dans les études rapportées dans la
littérature .La seconde partie de cette recherche est une campagne d'essais expérimentaux réalisée sur le
matériau artificiel appelé CPIR09. Son comportement est similaire à certain grès très poreux
qui constituent des réservoirs pétroliers.
Le mode de rupture observé dans les essais est une paire de plans de rupture radiaux
diamétralement opposés, parallèles à l'axe du trou et perpendiculaires à la paroi interne) qui
correspond à un mécanisme compactant. Les mesures montrent que les valeurs de la
perméabilité globale diminuent avec l'augmentation de pression externe. L'écoulement radial
convergent de fluide interstitiel n'a pas effet sur la forme de la rupture mais cet écoulement
enlève des particules de matière fracturée, ce qui crée une érosion à l'intérieure des bandes de
localisation. L'écoulement radial convergent de fluide interstitiel (en raison du différentiel de
pression interstitielle) peut légèrement diminuer la résistance des échantillons.
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Dates et versions

tel-00084656 , version 1 (09-07-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00084656 , version 1

Citer

Mehdi Hosseini. Etude expérimentale du comportement hydro-mécanique d'une
roche poreuse en relation avec les problèmes d'excavation. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00084656⟩

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