1. Problème de référence#

On reprend le cas-test proposé par Guiducci et al.

1.1. Géométrie#

On considère un réservoir séparé en deux parties égales par une discontinuité horizontale \([\mathrm{EF}]\) .

_images/10000000000005A1000002173D49D469963EA1D8.png

Le repère \((x,y)\) est défini par la discontinuité te le bord de la structure. On note \(\alpha\) l’angle entre le repère \((x,y)\) et le repère global \((X,Y)\) .

Coordonnées des points (en mètres) dans le repère \((x,y)\) :

\(x\)

\(y\)

\(x\)

\(y\)

\(A\)

0

-150

\(D\)

0

150

\(B\)

2500

-150

\(E\)

0

0

\(C\)

2500

0

\(F\)

2500

0

1.2. Propriétés du matériau#

  • Propriétés du fluide intersticiel (eau liquide) :

Masse volumique

\(1000{\mathrm{kg.m}}^{-3}\)

Viscosité

\({1.10}^{-3}\mathrm{Pa.s}\)

Compressibilité

\({3.10}^{9}\mathrm{Pa}\)

  • Propriétés de la matrice rocheuse :

La matrice est élastique et a les propriétés suivantes :

Module d’Young

\(200\mathrm{MPa}\)

Coefficient de Poisson

\(0,25\)

Porosité

\(0,4055\)

Perméabilité intrinsèque

\(1,688{.10}^{-17}{m}^{2}\)

  • Propriétés de la discontinuité :

Les lois de comportement de la discontinuité sont détaillées dans la documentation [R7.02.15].

Le comportement mécanique de la discontinuité est donné la loi de Bandis.

On note \(\varepsilon\) l’ouverture de la fissure, \({U}_{\max}\) l’ouverture asymptrotique sous contrainte nulle et \(U={U}_{\max}-\varepsilon\) la fermeture de fissure.

Dans la direction normale à la fissure, on a

(1.2)#\[d\sigma {'}_{n}=-{K}_{ni}\frac{\mathrm{dU}}{{(1-\frac{U}{{U}_{\max}})}^{\gamma}}\]

Dans la direction tangentielle, on a

(1.2)#\[\sigma {'}_{t}={K}_{t}〚{u}_{t}〛\]

Rigidité normale initiale \({K}_{ni}\)

\({1.10}^{9}{\mathrm{Pa.m}}^{-1}\)

Ouverture asymptotique \({U}_{\max}\)

\(2,17\mathrm{mm}\)

Coefficient \(\gamma\)

\(2\)

Rigidité tangentielle \({K}_{\text{t}}\)

\({1.10}^{12}{\mathrm{Pa.m}}^{-1}\)

L’écoulement dans la fissure est donné par la loi cubique.

1.3. Conditions initiales#

Les conditions initiales sont les suivantes :

  • ouverture initiale \({\varepsilon}_{0}\) : \(3,04{.10}^{-4}m\)

  • pression initiale dans le massif : \(48,7\mathrm{MPa}\)

  • contrainte de compression dans les deux directions du plan : \(62\mathrm{MPa}\)

1.4. Conditions aux limites#

Les conditions aux limites mécaniques et hydrauliques sont données par les figures à .

Sur \([\mathrm{AB}]\) : déplacements bloqués en \(y\) et flux hydraulique nul

Sur \([\mathrm{BC}]\) : déplacements bloqués en \(x\) et flux hydraulique nul

Sur \([\mathrm{CD}]\) : pression mécanique de \(62\mathrm{MPa}\) et flux hydraulique nul

Sur \([\mathrm{DA}]\) : pression mécanique de \(62\mathrm{MPa}\) et pression imposée \({p}^{\text{*}}\)

Remarque : la pression mécanique n’est appliquée que sur le massif (pas sur la fissure)

L’évolution de la pression \({p}^{\text{*}}\) imposée par le puits situé en \(x=0\) est la suivante (voir aussi figure ) :

  • Diminution linéaire de \(48,7\mathrm{MPa}\) à \(33,7\mathrm{MPa}\) pendant les \(7,5\) premières années d’exploitation

  • Maintient à \(33,7\mathrm{MPa}\) pendant les \(12,5\) années suivantes.

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Illustration 1.4.1: Conditions aux limites et initiales mécaniques

_images/1000000000000363000000A32A63D4773B4FC88B.jpg

Illustration 1.4.2: Conditions aux limites et initiales hydrauliques

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Illustration 1.4.3: Scénario d’exploitation