Résumé

Etudes In Situ du couplage dynamique pression‐écoulement dans les roches poreuses naturellement fracturées à l’échelle du decameter Y.Guglielmi Laboratoire de Géologie des Systèmes et des Réservoirs Carbonatés Université de Provence, EA 4229 3 place Victor Hugo, Case 67 13331 Marseille cedex 3, France E‐mail : yves.guglielmi@univ‐provence.fr, Phone : 33 4 13 55 11 77 La réponse dynamique des roches poreuses naturellement fracturées à l’écoulement des fluides multi phase est un problème central dans l’étude des processus thermo‐hydro‐mécaniques qui apparaissent dans la subsurface terrestre. Depuis les années 60, beaucoup d’études ont été menées utilisant la séismicité produite par l’injection d’eau dans des puits pour différents objectifs d’ingénierie et également avec des fluides naturels conduisant la séismicité dans des zones de tectonique active. Dans tous ces cas de figure, les processus sont étudiés loin de la source sismique au réservoir et/ou les échelles de la croûte. De plus, aucune mesure de pression couplée/déformation n’est habituellement faite dans la mesure où il n’est pas facile de mesurer simultanément la pression de fluide et la vitesse des particules et/ou l’accélération en profondeur (c'est‐à‐dire avec un ensemble de mesures dans des forages et à la surface). Nous présentons ici une nouvelle approche expérimentale (figure 1) permettant de caractériser in situ la mécanique, de statique à dynamique, et la réponse hydraulique des roches fracturées‐poreuses à proximité d’injection d’eau dans un forage. Ceci a été mené dans le cadre du High Pulse Poroelasticity Project (HPPP), projet de déroulant sur la période 2008‐2012, financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR, France, http://hppp.unice.fr/). Des expériences ont été réalisées à 270 mètres de profondeur dans le laboratoire souterrain du LSBB (France) pour étudier la physique de l’excitation d’une source d’eau pulsée (que nous appellerons source HPPP) et la séismicité induite par des injections de fluides. Quand l’injection de pression est faite dans un forage, plusieurs effets poro‐élastiques sont mesurés : (i) une vague de haute fréquence séismique associée avec le mouvement de la phase sortante d’un solide et des phases fluides ; (ii) une réponse statique poro‐élastique qui est liée à la diffusion du fluide en phase avec la déformation mécanique de la roche poreuse ; (iii) une séismicité de longue période qui est liée à la diffusion du fluide hydraulique dans la roche à proximité de la source. Des analyses préliminaires ont montré quelques paramètres clés qui contrôlent les processus hydromécaniques de statique à dynamique. Le principal résultat obtenu est que la séismicité est amorcée quand l’eau coule de zones de haute perméabilité vers des zones de basse perméabilité, ceci intervenant après un délai suivant l’injection de pression. La source de la séismicité est étudiée à travers une combinaison de modélisation d’éléments distincts à trois dimensions de failles mouvantes induites sur des failles préexistantes par des charges hydromécaniques et des expériences en laboratoire couplées avec un contrôle acoustique. Figure 1 : Synthèse de l’approche expérimentale de la réponse hydromécanique des roches poreuses et fracturées menée in situ en forage (Guglielmi et al., 2010).