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, République de Côte-d'Ivoire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Re

, République de Côte-d'Ivoire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Année universitaire: 2018-2019 Géologie Mine Pétrole et Environnement Nom de l’encadrant: Dr Assande Aka Présenté par: KONÉ MONSIRA. SINGUÉPIRÉ FATOUMATA. GOURY MARC UZIEL. N'GUESSAN YAO ALAN Licence 3 DETERMINATION DE LA PERMEABILITE ET DE LA POROSITE: METHODES ET UTILITES THEME PLAN DE TRAVAIL INTRODUCTION PARTIE I: GENERALITES 1- Notion de perméabilité et de porosité 2- Les différents types de perméabilités et de porosités PARTIE II: METHODES DE DETERMINATION AU LABORATOIRE 1- Perméabilité 2- Porosité PARTIE III: Utilités de détermination 1-Perméabilité 2-Porosité INTRODUCTION La circulation d'un fluide dans une roche dépend des propriétés physiques et mécaniques du fluide et de la matrice poreuse. Les mesures expérimentales en laboratoire de la perméabilité et de la porosité des échantillons permet de valider les résultats des modélisations. et surtout de mieux comprendre le comportement d'une roche dans son environnement in-situ. Dans les deux cas, la connaissance de la microstructure permet de mieux appréhender les processus physiques impliqués. Dans ce chapitre, nous exposerons les méthodes et utilités de la détermination de la perméabilité et de la porosité. PARTIE I- GENERALITES I.1 - Notion de perméabilité et de porosité L'eau peut, selon le type de roche, pénétrer : c'est la porosité de la roche. - La porosité est l'ensemble des volumes de petite taille, ou pores pouvant être occupés par des fluides à l'intérieur d'une roche. L'eau peut aussi traverser complètement la roche : c'est la perméabilité de la roche. - La perméabilité : La perméabilité d'un milieu poreux caractérise son aptitude à laisser circuler un fluideau sein de son espace poreux. - Elle dépend de la structure interne de l'espace poreux et particulièrement de la connectivité de ses différents éléments. Les différents types de perméabilités Il existe quatre grands types de perméabilité : la perméabilité intrinsèque; la perméabilité de Darcy (perméabilité normale ou conductivité hydraulique); la perméabilité des fissures et perméabilité de chenaux. PARTIE I- GENERALITES Les différents types de porosités *Porosité totale: *Porosité utile ou ouvert: *Porosité fermé: I.2 Les différentes types de perméabilité et de porosité PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.1. Méthodes de détermination de la Perméabilité Les mesures expérimentales de la perméabilité réalisées en laboratoire sur des échantillons de petite taille apportent des informations importantes sur le comportement des roches en conditions naturelles, à condition que les échantillons soient représentatifs de la roche étudiée et que les discontinuités présentes à l'échelle du massif rocheux soient prises en compte. On peut utiliser trois méthodes de mesure de la perméabilité, la méthode par écoulement stationnaire, la méthode par écoulement transitoire suite à une impulsion de pression et la méthode "harmonique" par écoulement alternatif sinusoïdal. PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.1. Méthodes de détermination de la Perméabilité *La méthode par écoulement stationnaire ("steady state flow method") La méthode par écoulement stationnaire consiste à maintenir une différence de pression de fluide constante entre les deux extrémités de l'échantillon. PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.1. Méthodes de détermination de la Perméabilité *La méthode par écoulement transitoire suite à une impulsion de pression ("transient pulse method") Cette méthode se base sur le fait que dans une roche à faible perméabilité saturée par un fluide, la diffusion d'un gradient de pression est plus rapide que l'écoulement stationnaire du fluide. Elle permettait ainsi de détourner les problèmes d'appareillages qui limitaient à l'époque les mesures d'écoulement aux roches relativement perméables et rendaient impossible les mesures de la perméabilité des roches cristallines de très faible perméabilité. PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.1. Méthodes de détermination de la Perméabilité *La méthode "harmonique" par écoulement alternatif sinusoïdal ("oscillating pore pressure" technique) La mise en œuvre de la méthode "harmonique" repose sur la circulation d'une onde de pression dans le milieu poreux. Cette méthode peut potentiellement apporter des informations sur la proportion de l'espace poreux qui contribue essentiellement à l'emmagasinement des fluides, et notamment sur les tailles d'accès de ces pores particuliers. La méthode "harmonique" est basée sur la mesure de l'atténuation et du déphasage d'une onde de pression de pore sinusoïdale après sa circulation à travers l'échantillon. Figure II-8 PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.2. Méthodes de détermination de la Porosité Pour mesurer la porosité, on peut déterminer trois paramètres : -Vt, qui est le volume total de l'échantillon ; -Vs, qui est le volume de l'échantillon sans sa porosité ; -Vp, qui est le volume des pores. Comme méthode directes de mesures au laboratoire: On distingue : -Les mesures sur échantillons non-remaniés ; -Les mesures sur des échantillons remaniés. PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.2. Méthodes de détermination de la Porosité Mesure de la porosité sur des échantillons non-remaniés Il existe une seule méthode qui est dite "de sommation des fluides". Elle implique d'enrober l'échantillon (avec de la paraffine par exemple) à la sortie du carottage, pour que les fluides présents dans la porosité ne s'échappent pas. Les volumes d'air sont mesurés à l'aide d'un porosimètre à mercure. Les volumes d'eau et d'hydrocarbures sont mesurés par distillation fractionnée à température ordinaire. Mesure de la porosité sur des échantillons remaniés En laboratoire, les échantillons doivent être dans le même état physique avant de réaliser les mesures, ce qui impose de les préparer. Il faut tout d'abord extraire les fluides de l'échantillon, avec, par exemple : -Un extracteur de Soxhlet ; -Un extracteur de Dean-Stark ; -Une extraction par centrifugation ; -Une extraction par distillation sous vide. PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.2. Méthodes de détermination de la Porosité Mesure du volume total Vt a) Échantillon régulière Pour mesurer le VT des échantillons régulières, on a besoin seulement d’un pied à coulisse. b) Echantillon irrégulière Pour mesurer le VT des échantillons irréguliers, on utilise plusieurs méthodes dont on s’intéresse seule et on procède au : -pesage de l’échantillon à l’air libre -peser l’échantillon dans une solution de mercure P1 : poids de l’échantillon a l’air libre Pa : poussée d’Archimède P2 : poids de l’échantillon dans le mercure PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.2. Méthodes de détermination de la Porosité Mesure de Vs pour déterminer Vs , il existe plusieurs méthodes, dont on en cite une : PARTIE II- METHODES DE DETERMINATION II.2. Méthodes de détermination de la Porosité Méthode d'immersion PARTIE III – UTILITES DE DETERMINATION III.1. Pour la Perméabilité o On considère généralement que le perméamètre à charge constante permet de mesurer des coefficients de perméabilité inférieurs à 10-5 ou 10-6 m/s et que le dispositif à charge variable est utilisé au dessous de ces valeurs On retiendra que dans tous les cas. o Ces dispositifs demandent beaucoup de soins expérimentaux et que les mesures peuvent être perturbées par des problèmes liés au piégeage de l’air, au colmatage ou à l’entraînement de particules ; de plus, les gradients appliquées sont en général beaucoup plus élevés que ceux rencontrés dans la réalité. PARTIE III – UTILITES DE DETERMINATION III.2. Pour la Porosité o De nombreuses dégradations sont fonctions de la pénétration de l’eau dans la roche, la porosité est donc un facteur essentiel pour estimer la durabilité en œuvre d’un calcaire. o Pourtant, si l’importance de la porosité totale est un facteur déterminant, la taille des pores, leur interconnexion ainsi que leur distribution dans le calcaire sont aussi d’une importance capitale : la Pierre de Savonnières par exemple n’est pas gélive alors qu’elle peut avoir une porosité totale supérieure à 40%. CONCLUSION Le but de notre étude était d'apporter plus d’informations sur les modes de détermination de la perméabilité et de la porosité des roches, afin d'améliorer la compréhension des processus physiques liés à de nombreux problèmes environnementaux et industriels.  La majeure partie de ce travail a consisté en l'élaboration. uploads/Science et Technologie/ expose-permeabilite-et-porosite-groupe-kone-monsira.pdf