Chapitre IV : Étude des caractéristiques géomécaniques
IV.5. Réalisation des essais
IV.5.3. Essai triaxial
IV.5.3.3. Mise en place et réalisation de l’essai
On verse l’eau dans la cellule en ayant soin d’évacuer tout air.
Mettre l’ensemble carotte habillée à son emplacement définitif sur l’appareil, raccorder les flexibles de liaison, placer la cellule et son couvercle, serrer les trois boulons de fixation le plus régulièrement possible pour assurer une bonne portée des joints d’étanchéité.
Mettre le comparateur de l’anneau dynamométrique à zéro.
Amener et stabiliser la pression s3 à la valeur désirée chaque fois pour la manipulation 1 et 2 bars.
Amener le piston au contact avec l’échantillon.
Le cisaillement s’effectue à une vitesse rapide de manière à empêcher l’eau de se dissiper.
On note les déformations chaque 15s correspondent à un déplacement de 0.25 mm
La rupture de l’éprouvette est atteinte lorsque la lecture anneau (LA) maximale reste constant.
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IV.5.3.4. Procédure de l’essai
L’essai est effectué sur le banc triaxial décrit précédemment. Le montage de l’échantillon se fait de même façon qu’en compression simple puis on redescend le piston de chargement, dès qu’il touche l’échantillon il s’arrête automatiquement, on passe alors au remplissage de la chambre de confinement en ouvrant la vanne de la pompe de confinement (P2) et celle du remplissage et en fermant la vanne de trop plein de la chambre, une conduite jauge transparente nous indique si la chambre est bien remplie d’huile.
Après avoir vérifié les connexions électriques de la chaine de mesure, on passe à la programmation des consignes à appliquer à la pompe de chargement (P1) et la pompe de confinement (P2) dans l’onglet "Contrôle" du logiciel SETTAR. Le réglage de la pompe (P1) se fait de la même manière qu’en compression simple sauf ce qui concerne la valeur de la rampe, elle est de 5 bar/min pour l’essai triaxial. Pour la pompe P2, on choisit un type de régulation constant et on choisit la valeur de la pression de confinement, celle qui est programmée pour l’essai.
Ensuite, on affiche la courbe de pressurisation dans l’onglet graphique, la pression monte graduellement, dès qu’elle atteint le seuil de la consigne, la pompe s’arrête automatiquement. On enregistre et on lance le test.
A la fin de l’essai, un craquement ou une chute brusque de la pression indiquent la rupture de l’échantillon, dès lors, il faut arrêter le test, ouvrir la vanne de trop plein pour purger la pompe de chargement, purger la chambre de confinement, ouvrir la cellule pour récupérer l’échantillon, renfermer les vannes de trop plein et recharger les pompes pour l’essai suivant.
L’échantillon est photographié (Fig. 41) puis archivé, les résultats de mesures sont récupérés sous forme de datas bruts pour l’interprétation et le calcul de la Cohésion C et l’angle de frottement interne φ.
Fig. 41 : Exemple d’un clivage de la rupture d’un échantillon en essai triaxial (Boumelit et
Lefilef, 2019).
IV.5.3.5. Résultats et discussion
Le figure 42 présente le résultat de l’essai triaxial effectués sur les carottes prélevées au niveau des puits HDZ-09, montrant la variation de la contrainte de rupture triaxial (CCS) et le module de Young (E).
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fig. 42 : Variation de la contrainte de rupture (CCS) et du module de Young (Es) en fonction
de la profondeur puit HDZ-09. HDZ-09
Les résultats des essais triaxiaux réalisés au niveau du puit HDZ 09, donne des contraintes de rupture qui varie entre 134.61 Mpa – 703.92 Mpa pour un module de Young variant de 0 Gpa – 80.29 Gpa, caractérisant des variations proportionnelles en fonction de la profondeur et de la lithologie.
Le plus faible enregistrement de la contrainte de rupture est 134.61 Mpa correspond à un module de Young de 45.03 Gpa à la profondeur de 3321.07 m, cet enregistrement est mesuré dans les passées d’argiles.
Le moyen enregistrement de la contrainte de rupture est 398.54 Mpa correspond à un module de Young de 53.24 Gpa à la profondeur de 3312.0 m, cet enregistrement est mesuré dans les formations gréseuses.
Le plus fort enregistrement de la contrainte de rupture est 703.92 Mpa correspond à un module de Young de 80.29 Gpa à la profondeur de 3342.00 m, cet enregistrement est mesuré dans les grés quartzitiques dures.
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IV.6. Conclusion
Les essais géomécanique effectués sur la roche réservoir de Hassi Dzabat par différents tests (Scratch test, essai triaxial et essai de compression simple, essai sonique) ont mis en évidence des valeurs moyennes de résistance à la compression simple très variables avec un comportement mécanique différent d’un échantillon à un autre, allant de résistance faible à moyenne à des résistances très élevées. Cette forte variabilité de résistance est expliquée par le haut degré d’hétérogénéité de ces roches, expliqué également par la lithologie des puits en fonction de la profondeur.
Au niveau du puits HDZ 09 la résistance à la compression est plus élevé est atteint 192,03 Mpa avec des contraintes de rupture élevées atteignant 709.92 Mpa correspond à un module de Young de 80.29 Gpa dans l'essai triaxial, En plus de fort enregistrement de la résistance de la roche dans le Scratch test est 312,46 Mpa, Ces résultats indiquent les caractéristiques des formations de types quartzites. Les plus faibles résistances à la compression 33.61 Mpa et des faibles contraintes de rupture 134.61 Mpa correspond à un module de Young de 0 Gpa pour l'essai triaxial avec une faible enregistrement de la résistance de la roche est 34.88 Mpa pour Scratch test, Ces résultats indiquent la présence de passées argileux.
Au niveau du puits HDZ 10 la résistance à la compression est plus élevé est atteint 201.79 Mpa avec un fort enregistrement de la résistance de la roche est 349,65Mpa pour Scratch test, notant la présence des formations compétentes de types grés-quartzitiques. Les plus faibles résistances à la compression 33.61 Mpa avec une faible enregistrement de la résistance de la roche est 25.12Mpa pour Scratch test, Ces résultats indiquent la présence de passées argileuses et dans certain cas dans les grès fracturés.
Géologiquement la région de Hassi Dzabat est essentiellement composée de dépôts Mésozoïques de 2907 m d’épaisseur, reposant en discordance sur le Paléozoïque avec 235 m d’épaisseur et enfin, un faible épandage détritique d’âge tertiaire de 163 m repose en discontinuité sur le Mésozoïque
L’étude géophysique, nous a permis de caractériser les différentes formations géologiques qui composent les roches réservoirs, à savoir : le grès silico-quartzite, boue (sous forme de pâtes) et les quartzites. Pour les grès compacte voir quartzites, ils marquent des valeurs élevées de résistivité électrique de 1000 ohms.m et une faible radioactivité GR = 150 gAPI, avec une faible impédance de résistivité électrique 200 ohms.m et une radioactivité de GR = 150 gAPI pour les formations argileuses.
Les propriétés géomécaniques caractérisées par différents test (Scratch test, essai triaxial et essai de compression simple), ont mis en évidence un comportement mécanique très variable qui diffère d’un échantillon à un autre, allant de résistance faible à moyenne à résistance très élevées. Cette forte variation de résistance est principalement due à l’hétérogénéité des formations géologiques traversées.
Les valeurs de résistance à la compression caractéristiques des grès quartzeux et quartzites présentent des valeurs > 150 MPa, alors que les roches molles et friables présentent des résistances à la compression faible < 30 MPa, liées au niveau argileux et les passés fracturés et fissurés.
Au final, la productivité de la roche réservoir de Hassi Dzabat dépend essentiellement de la fracturation (fractures et fissures) qui améliorent la perméabilité et permet l’écoulement des hydrocarbures.
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