Construction d'un modèle de réseau de pores à partir d'une image 3D pour l'estimation de la perméabilité

Building a pore network model from a 3D image for perme- ability estimation

• Auteur / Autrice : Nicolas Combaret
• Direction : Dominique Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 12/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Mario Maglione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Bernard, Pierre Levitz, Luc Salvo, Hugues Talbot, Gérard Louis Vignoles
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Levitz, Luc Salvo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Perméabilité

Matériaux poreux

Stokes, Théorème de

Mots clés libres

Milieu poreux

Modèle de réseau de pores

Perméabilité

Partitionnement de l'espace poral

Écoulement de Stokes

Imagerie 3D

Porous media

Pore network model

Permeability

Pore space partitioning

Stokes flow

3D imaging

Résumé

Cette thèse propose d'étudier en détail une méthode générale de construction d'un réseaude pores interconnectés à partir d'une image 3D d'un matériau poreux afin de calculer laperméabilité absolue. Un squelette de l'espace poral est tout d'abord utilisé pour définir laposition des pores. Ce squelette est transformé en graphe, puis plusieurs étapes de fusiondes nœuds sont réalisées pour obtenir un réseau exploitable. Une ligne de partage des eauxprenant comme marqueurs les nœuds du graphe permet d'attribuer une géométrie auxpores. Le système d'équation linéaire à résoudre est construit en intégrant les équations deStokes sur des éléments de l'espace poral. Une méthode originale de calcul du coefficient deproportionnalité existant entre les pressions au centre de deux pores et le débit traversantla surface les séparant est proposée. Une application de l'intégralité de l'approche estégalement présentée sur un matériau réel.

A general method to build a pore network model from a 3D image of a porous material ispresented in this work in order to compute its permeability. A skeleton of the void spaceis first used to define pores position. This skeleton is converted to a first graph. Mergingsteps are necessary to obtain a relevant network. A volume is allocated to the pores using awatershed algorithm, starting with markers defined from the nodes of the graph. The linearsystem of equations to solve is deduced by integrating the Stokes equations on pore spacepartitioning elements. The proportionality coefficient linking the pressure drop betweentwo pore centers and the flow going through the surface separating them is calculated withan original method. Application of the complete process to a real material is presented.