Caractérisation des propriétés mécaniques des géomatériaux par technique de micro indentation

Characterization of the mechanical properties of the geomaterials by technique of microindentation

• Auteur / Autrice : Nidal Ibrahim
• Direction : Djimédo Kondo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Green, Fonctions de

Éléments finis, Méthode des

Argilite

Propriétés mécaniques

Géomatériaux

Modèles mathématiques

Élastoplasticité

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Anisotropie

Échantillonnage

Roches réservoirs (géologie pétrolière)

Indentation des matériaux

Mots clés libres

Micro-indentation

Micro-compression

Résumé

La technologie de micro indentation est un des moyens de caractérisation (à partir de petits échantillons) qui s'est imposé ces derniers temps dans différents domaines (pharmaceutique, génie civil, industrie pétrolière etc. ). Il répond à un certain nombre d'exigences en matière de solution au problème d'échantillonnage. Cette thèse est consacrée à la caractérisation des propriétés mécanique des géomatériaux, et spécialement pour les roches pétrolières comme l'argilite, le grès, la craie. . . Qui ont été utilisées pour les différentes études expérimentales menées au cours de la thèse. Après avoir présenté la méthode de dépouillement du test d'indentation pour un milieu isotrope, nous avons développé une méthode semi-analytique basée sur la fonction de Green pour caractériser le milieu isotrope transverse en déterminant les cinq paramètres élastique de ce milieu. L'influence des différentes sollicitations (mécaniques, thermiques, hydriques) sur les propriétés mécaniques des roches a été étudiée en utilisant la technologie de micro indentation avec la méthode de dépouillement isotrope transverse. Nous avons essayé de caractériser les paramètres de rupture (C et f) à l'aide du test d'indentation et d'un test de micro compression simple (MCS) effectué par la même machine d'indentation. Par l'essai d'indentation et une méthode d'analyse inverse, nous avons identifié les paramètres d'une loi de comportement élastoplastique (Drucker Prager). En l'absence d'une solution directe du problème d'indentation en régime plastique, nous avons eu recours à une modélisation numérique par un code de calcule élément finis (ABAQUS) pour déterminer la courbe d'indentation calculée. Cette détermination s'est révélée tout à fait probante et a été de plus validée par une simulation d'essais de compression triaxiale sur le même matériau.

The technology of micro indentation is one of the techniques ofmateriaJ characterization (by using small specimens) in various fields (mechanical engineering, civil engineering, oil industry, and pharmaceutical industry). Its main advantage lies in a certain number of practical requirements as regards the solution to the problem of small specimens. The present study is devoted the characterization of the mechanical properties of geomaterials, especially rocks involved in petroleum engineering. After having presented the methodology of the indentation test for isotropic rocks, we developed a semi-analytical method based on the use of Green function to characterize transverse isotropic rocks (five elastic parameters of these rocks). The influence of the various loadings (mechanical, thermal, hydrous) on the rock mechanics properties was studied by using the technology of micro indentation and the methodology proposed for isotropic transverse were used. Moreover, we characterize the failure parameters (C and f) by a combined approach of the indentation test and a test of micro compression (MCS) carried out the indentation device. Finally, we use inverse analysis in order to identify the parameters of a Drucker Prager mode!. Ln the absence of a direct solution of the problem of indentation (in plastic regime), we had recourse to a numerical modelling by a finite element code (ABAQUS) to determine the calculated curve of indentation. This determination appeared completely convincing and moreover was validated by a simulation of triaxial compression tests on the same material