Interprétation des corrélations dans la perméabilité, la porosité et la compressibilité dépendantes du stress des roches : un point de vue basé sur la théorie de la déformation finie

Résumé Les caractéristiques des propriétés dépendantes du stress des roches sont souvent décrites par des lois empiriques. Il est crucial d'établir une loi universelle qui relie les propriétés des roches au stress. La présente étude se concentre sur l'exploration des corrélations entre la perméabilité, la porosité et la compressibilité observées dans des expériences. Pour y parvenir, nous proposons un nouveau modèle à deux composants basé sur la déformation finie (FS-DC), ancré dans la théorie de la déformation finie dans le cadre de la mécanique des milieux continus. Le modèle FS-DC décompose le problème original en composants de matrice de roche et de micro-pores/fissures. Le tenseur de gradient de déformation est utilisé pour dériver les relations constitutives. L'une des noveltés est que les variables dépendantes du stress sont calculées dans la configuration actuelle, contrairement à la configuration de référence utilisée dans la théorie de la petite déformation. Le modèle comporte seulement quelques paramètres, chacun ayant des interprétations physiques spécifiques. Il peut être réduit à des modèles existants avec des simplifications appropriées. Ensuite, la performance du modèle est examinée par rapport aux données expérimentales, y compris la perméabilité, la porosité, la compressibilité, la déformation volumétrique et le stockage spécifique. Il prouve que les variations de ces propriétés sont effectivement décrites par le modèle proposé. Une analyse supplémentaire révèle l'effet des paramètres de pores/fissures. La validité du modèle FS-DC est examinée sur une large gamme de pressions. Les résultats montrent que les propriétés des roches à haute pression de confinement (300 MPa) diffèrent de celles observées à des pressions relativement basses (200 MPa). Cette disparité peut être attribuée aux comportements inélastiques de la micro-structure, où le squelette rocheux subit une déformation permanente et une rupture.