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2014 - Physique des roches - (Master 2) - GRIFFITHS Luke

GRIFFITHS Luke

Diplôme préparé : Master 2
Sujet de stage : Thermal shock cooling in rocks : application to geothermal energy
Tuteur : M.Heap, P.Baud
Résumé :
A la fois dans la nature et lors des expériences, des roches sont mises sous contrainte thermique lorsqu’elles sont chauffées et refroidies. Cette contrainte existe à cause d’une expansion/contraction thermique inégalement repartie dans le milieu et ceci peut provoquer de la fissuration [Fredrich and Wong, 1986]. Dans les réservoirs géothermiques, l’eau froide qui arrive des puits d’injection entre en contact avec la roche chaude et peut la refroidir rapidement en créent des contraintes thermiques. En effet, la stimulation thermique des réservoirs géothermiques comme méthode de combattre la baisse de perméabilité est de plus en plus étudiée. Cependant, il y a toujours un manque d’études sur ce sujet et il existe très peu de données sur l’effet du taux de refroidissement des roches. Dans cet étude nous montrons l’effet d’un chauffage et refroidissement à 1◦C/min sur la microstructure et les propriétés physiques (la porosité, les vitesses des ondes acoustiques, la contrainte maximale en compression, la densité de fissures 2D) de trois roches : Garibaldi Gray Granite, Lanhélin Granite et Rubble Creek Basalt. Pour ces mêmes roches nous étudions l’effet d’un refroidissement rapide par submersion dans l’eau à partir des températures initiales de 300◦C et 700◦C. Ensuite nous étudions le comportement mécanique de la roche fissurée sous pression de confinement. Pour les granites, nous avons trouvé que la microfissuration est plus répandue avec la température maximale d’échauffement et que le refroidissement rapide provoque de l’endommagement supplémentaire, surtout pour le granite Lanhélin qui à des grains plus grossiers. D’un autre coté, le basalte est moins sensible aux changements de température. Nos résultats démontrent comment et à quel point l’échauffement et la vitesse de refroidissement peut affecter mécaniquement la microstructure des roches. Il semble que dans le cas des réservoirs géothermiques, la stimulation thermique provoquerait de la microfissuration et pourrait potentiellement augmenter la perméabilité secondaire de la roche.

14 octobre 2014