expériences de laboratoire
3.5 Modélisations prospectives : conclusions et perspectives
En basant notre approche sur la modélisation prospective des effets observés dans des expé-riences de laboratoire, les cas d’étude décrit dans ce chapitre permettent de répondre à plusieurs questions soulevées dans l’introduction. Elles permettent en particulier d’identifier un ensemble de processus physique à l’origine des retards de temps de parcours observés par CWI, mais aussi de distinguer les perturbations qui favorisent une variation de la cohérence ou de la phase des signaux comparés par CWI.
Nous considérons deux types de perturbations pertinentes pour l’étude des mécanismes ayant cours dans le réservoir géothermique profond, et nous nous focalisons sur l’étude de la déforma-tion élastique et réversibles. Les deux approches démontrent que la perturbadéforma-tion appliquée au système a un impact complexe et multivarié sur les mesures de CWI. Nous tirons un ensemble de conclusions au sujet des processus à l’origine des retards de temps de parcours mesurés par CWI pendant la déformation élastique du système.
— Les mesures de CWI comprennent un signal de déformation. La modélisation de la contri-bution liée au changement de forme du milieu conduit à des mesures qui reflètent l’évolu-tion de la déformal’évolu-tion du système (varial’évolu-tions spatiales et varial’évolu-tions avec le niveau de char-gement). Néanmoins, la modélisation de ces effets ne suffit pas à expliquer les observations tirées d’expériences de laboratoire. Lorsque nous modélisons uniquement cette contribu-tion, généralement négligée dans l’analyse des mesures de CWI, nous montrons que l’am-plitude des mesures du modèle est environ 10 fois plus faible que le signal mesuré dans les expériences de laboratoire.
— Lorsque nous modélisons en plus les effets de processus physiques influençant les vitesses des ondes propagées dans le milieu, nous sommes en mesure de modéliser les décalages temporels observés dans les expériences de laboratoire. Les phénomènes modélisés tra-duisent l’influence de la réponse élastique du milieu sur les paramètres physiques du maté-riau, et de facto, sur les vitesses des ondes propagées.
La comparaison par CWI de signaux discrétisés permet d’observer le retard de temps de par-cours (ou déphasage) progressivement accumulé dans la partie tardive des signaux. Une telle ap-proche permet aussi de quantifier une perte de cohérence entre les signaux comparés. Notre étude permet de tirer un certain nombre d’enseignements au sujet de cette grandeur physique.
— La déformation élastique du milieu de propagation conduit à mesurer une perte de cohé-rence entre les signaux comparés par CWI, en plus de retards de temps de parcours. En char-geant de manière plus ou moins uniforme un échantillon fortement diffusif, nous mettons en évidence une perte progressive de la cohérence des signaux.
— Chacune de ces grandeurs est sensible à des processus distincts, qui surviennent dans le mi-lieu de propagation du fait de la perturbation appliquée. En fonction du type de chargement
appliqué, il est possible de mobiliser l’une ou l’autre de ces grandeurs physiques de manière préférentielle.
— L’étude de la variabilité spatiale de chacune de ces grandeurs nous apprend que l’analyse des enregistrements concédés par un réseau dense de capteurs permet de nous renseigner sur la localisation de la perturbation appliquée, ou sur la variabilité spatiale des changements survenant dans le milieu.
— L’analyse conduite dans différents contextes de chargement et à différentes échelles, té-moigne de la sensibilité des délais observés vis-à-vis de la déformation du milieu de pro-pagation. Une perte de cohérence est notablement mesurée entre les signaux lorsque la perturbation appliquée engendre un endommagement du système, soit une modification de la structure du milieu de propagation.
L’identification de différentes contributions aux retards de temps de parcours quantifiés par CWI constitue potentiellement la base de développements théoriques futurs. Les études menées à l’échelle du laboratoire contribuent à une meilleure compréhension des résultats de CWI et des ef-fets déduits de ces mesures. Soulignons néanmoins que notre approche se base sur l’utilisation de systèmes et de matériaux simples, tantôt au laboratoire (échantillon de Duraluminium) que dans les simulations (matériaux élastiques et homogènes). Une limitation importante des expériences menées sur l’échantillon diffusif de Duraluminium est qu’elles ne traduisent pas la complexité du signal qui peut émerger en employant un échantillon de roche granitique ou sédimentaire. Il au-rait été intéressant de mener une approche similaire avec des échantillons plus représentatif d’un volume de roche au sein du réservoir profond.
Notre approche conduit à proposer un « workflow », un schéma de travail, permettant de mo-déliser l’effet de la déformation élastique et réversible du milieu sur les mesures de CWI. Bien que nous mettons ainsi l’emphase sur un cadre d’étude limité, notre approche comparative permet de mettre en évidence les différentes contributions aux mesures, réversibles ou non (influence des fractures, micro-fissuration, par exemple), et ouvre des pistes futures pour la prise en compte de comportements plus complexes et plus représentatifs de matériaux géologiques : les processus liés à la poro-elasticité ou bien encore les effets non-linéaires liés à la granulosités des milieux géologiques sont des phénomènes mécaniques ayant un impact sur les mesures de CWI qui ne sont pas pris en compte dans le modèle, en l’état actuel.
Dans l’optique d’adapter ce schéma de travail à un cas réel, grande échelle, nous verrons dans le chapitre 4 que les résultats de ces approches ainsi que les méthodes développées dans le cadre de ces analyses, malgré leurs limites, contribuent à étudier les mécanismes responsables pour ces mesures de CWI à l’échelle du réservoir géothermique fracturé.