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Simulations des écoulements et du transport dans les réseaux de fractures

Simulations des écoulements et du transport dans les réseaux de fractures

Modèle 3D d’écoulement

Puisque aucun modèle numérique actuellement disponible n’est satisfaisant pour l’étude des effets d’échelle, nous avons choisi de développer un modèle 3D d’ellipses (figure 2). L’étude de la connectivité a permis de généraliser les résultats acquis en 2D [Bour et Davy, 1998 ; de Dreuzy et al., 2000]. Pour la simulation des écoulements, nous travaillons en collaboration avec l’INRIA (Jocelyne Erhel de l’équipe SAGE de l’IRISA, Rennes) notamment àtravers la thèse de Hussein Mustapha et de l’ACI Hydrogrid (Couplage de codes pour le transfert de fluides et de solutés dans les milieux géologiques : une approche par composants logiciels).

La première difficulté provient de l’existence d’intersections très proches les unes des autres et formant des angles petits entre elles (figure 1). Ces configurations sont très pénalisantes pour le maillage et in fine pour les méthodes numériques d’éléments finis.

Figure 1 : La figure àl’extrême droite montre la complexité des configurations de fractures àmailler

Nous avons mis en Å“uvre une méthode de corrections locale des configurations destinées àéliminer ces configurations tout en conservant la géométrie globale des intersections. Cette méthode s’appuie sur la discrétisation sur une grille 3D régulière qui permet de fusionner les éléments voisins (figure5). Elle permet de résoudre les équations de l’écoulement dans tous les réseaux. Nous avons évalué sa précision dans des réseaux pour lesquels une solution directe par éléments finis était possible. L’imprécision induite par la méthode est limitée àquelques pourcents (5%) pour des gains en temps calcul de un àdeux ordres de grandeur.

Figure2 : De droite àgauche, fracture et ses intersections, discrétisation et maillage

La deuxième difficulté vient de la taille des réseaux àétudier particulièrement pour la caractérisation des règles de changement d’échelle. C’est pourquoi, nous projetons de paralléliser le code.