Perméabilité, conductivité et géométrie des pores du grès

En utilisant la théorie du milieu effectif de Bruggeman, la perméabilité hydraulique et la conductivité électrique en courant continu du grès sont toutes deux exprimées en termes du rapport de deux longueurs microscopiques, qui sont les dimensions d'un goulot de pore caractéristique et d'une chambre de pore, respectivement. La théorie est cohérente avec les formules de Kozeny-Carman dans la limite d'une structure de pore parfaitement microscopiquement homogène. Basé sur l'approximation du milieu effectif, les propriétés de transport du grès de Fontainebleau sont prédites d'une étude quantitative de la morphologie de l'espace poreux. Une série de coupes minces imprégnées d'époxy de grès de Fontainebleau a été préparée à partir de carottes avec une porosité variant entre 5 et 22%. En utilisant un analyseur d'images, les distributions de taille des goulots et des pores ont été construites à partir des microsections numérisées et segmentées. Pour chaque échantillon, les coefficients de transport sont calculés à partir des longueurs caractéristiques, qui sont estimées directement à partir des histogrammes de taille expérimentaux. Les changements tant de la perméabilité que de la conductivité sont prévus dans un facteur de 3 sur toute la plage de porosité. Les variations des coefficients de transport avec la porosité sont interprétées à partir de l'évolution contrastée des pores et des goulots pendant la diagenèse. De grandes chambres de pore alternent avec des passages étroits dans le grès de Fontainebleau. Avec une diminution de la porosité, certains des grands pores restent stables, tandis que les goulots rétrécissent progressivement et sont finalement éliminés. L'hétérogénéité microscopique de la géométrie des pores du grès de Fontainebleau implique que ses propriétés d'écoulement s'écartent des prévisions de Kozeny-Carman.