Mécanismes physiques de l'évolution de la perméabilité d'un grès sous chargements simulant la déplétion d'un gisement

Durant les premières années de vie d'un gisement d'hydrocarbures, l'exploitation se fait par déplétion (diminution de pression de pore), induisant une augmentation des contraintes effectives qui règnent dans le réservoir. Les mesures en place montrent que cette augmentation des contraintes semble s'effectuer suivant deux types de chemin de chargement, Sdométrique ou proportionnel, en fonction de paramètres dont l'importance varie suivant les sites : caractéristiques pétrophysiques des roches, forme du gisement, conditions aux limites, etc. Toutes ces transformations provoquent des variations des caractéristiques pétrophysiques des roches en place, en particulier des variations de perméabilité. Cette variation de la perméabilité dépend de la géométrie des pores, de la composition minéralogique de la roche et du type de chargement auquel elle est soumise. Modéliser l'évolution de la perméabilité au cours de la production primaire est donc un problème complexe qui, dès l'abord, appelle la question suivante : faut-il relier la variation de perméabilité à une variation de contraintes ou plutôt à des déformations ? Au premier abord, une relation déformation-perméabilité semble plus logique, puisque la perméabilité est une grandeur géométrique. Cependant, l'analyse des phénomènes physiques mis en jeu (qu'ils soient mécaniques ou hydrauliques) par l'augmentation des contraintes effectives montre qu'une telle approche ne peut être appliquée systématiquement à toutes les roches. C'est ce que l'on se propose d'illustrer en s'aidant d'un travail expérimental réalisé sur du grès des Vosges de bonnes caractéristiques pétrophysiques (une porosité moyenne f moy = 20 % et une perméabilité moyenne k moy =~ 500 mD) où des mesures simultanées de déformation et de perméabilité monophasique ont été effectuées