Sur les couplages entre comportement mécanique et processus de transfert de masse dans le sel gemme - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

On the coupling between mechanical behavior and mass transfer processes in rock salt

Sur les couplages entre comportement mécanique et processus de transfert de masse dans le sel gemme

Résumé

The results obtained from an in situ test at the Alsace potash mines (MDPA) show that rock salt is permeable to gas and brine, even far from underground structures (four radii from the gallery). Unlike gas (nitrogen) volume flow rates, brine injection flow rates are fairly well reproduced by Darcy's law. In addition, after percolation of brine into the massif, the effect of capillary pressure reduces the gas injection rate by an order of magnitude. In triaxial tests carried out under high confinement pressures of up to sixty MPa, the MDPA salt samples in direct contact with the confining liquid (oil and brine) showed earlier damage and lower compressive strength than the lined samples. These effects induced by the permeability of the salt are accentuated when the confining liquid is brine. In terms of modelling, a macroscopic theoretical framework is proposed and used to discuss the role of the dissolution/crystallisation phenomenon of the brine trapped in the interstices. We have been able to establish that the clogging process accompanied by viscoplastic deformation of the grains can explain the impermeability of rock salt over geological time scales. In terms of the safety of storage in saline formations, we have been able to show that very low permeability, although not measurable by current permeametry devices, is likely to have a significant influence on the long-term evolution of storage.
Les résultats obtenus a partir d'un essai in situ aux mines de potasse d'alsace (MDPA) permettent d'affirmer que le sel gemme est perméable au gaz et a la saumure, même loin des ouvrages souterrains (quatre rayons de la galerie). Contrairement aux débits volumiques de gaz (azote), les débits d'injection de saumure sont assez bien reproduits par la loi de darcy. En outre, après percolation de saumure dans le massif, l'effet de la pression capillaire fait diminuer d'un ordre de grandeur le débit d'injection de gaz. Au cours d'essais triaxiaux réalises sous des pressions de confinement élevées jusqu'à soixante MPa, les échantillons de sel des MDPA en contact direct avec le liquide de confinement (pétrole et saumure), montrent un endommagement plus précoce et une résistance a la compression plus faible que les échantillons gaines. Ces effets induits par la perméabilité du sel sont accentués lorsque le liquide de confinement est la saumure. Sur le plan de la modélisation, un cadre théorique macroscopique est proposé et utilise pour discuter le rôle du phénomène de dissolution/cristallisation de la saumure piégée dans les interstices. Nous avons pu établir que le processus de colmatage accompagne d'une déformation viscoplastique des grains peut expliquer l'imperméabilité du sel gemme sur des échelles de temps géologiques. En matière de sureté des stockages en formations salines, nous avons pu montrer qu'une très faible perméabilité, bien que non mesurable par les dispositifs de perméamétrie actuels, est de nature à influencer de manière sensible l'évolution à long terme du stockage.
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Philippe Cosenza. Sur les couplages entre comportement mécanique et processus de transfert de masse dans le sel gemme. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de la Sorbonne, 1996. Français. ⟨NNT : 1996PA066098⟩. ⟨tel-04391784⟩
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