Permeability of Indiana limestone: experiments and theoretical concepts for interpretation of results

This thesis describes the experimental configuration and theoretical and computational techniques used to estimate the surface permeability of Indiana Limestone. The experimental procedure involves the application of a uniform flow rate to an open central region of a sealed annular patch. The law governing fluid flow within the porous medium is described by Darcy's Law which relates the steady flow rate to the steady state pressure within the central region. Both theoretical and computational models can be used to determine the distribution of intrinsic surface permeability of the cuboidal Indiana Limestone sample measuring 508 mm. Using the surface data and an inverse analysis, the spatial permeability distribution within the sample is determined. The spatial distribution can then be used to estimate the effective permeability of the tested block. The effective permeabilities are also estimated using theoretical relationships found in the literature and the spatial values obtained from surface data and the inverse analysis.Cette thèse présente la configuration expérimentale ainsi que les techniques théoriques et numérique utilisées pour l'estimation de la perméabilité superficielle du Calcaire d'Indiana. La procédure expérimentale consiste en l'application d'un débit d'eau constant à la région centrale ouverte d'un ‘patch' annulaire. Les lois qui définissent l'écoulement d'eau à travers des milieux poreux sont décrites par la loi de Darcy qui relie le débit constant d'un fluide à l'obtention d'une pression constante de ce fluide dans la région centrale. Les deux modèles (théorique et numérique) peuvent être utilisés pour déterminer la distribution de la perméabilité superficielle intrinsèque dans l'échantillon cubique de Calcaire d'Indiana qui mesure 508 mm de côté. Les données superficielles et l'analyse inverse sont utilisées pour déterminer la distribution spatiale de la perméabilité dans l'échantillon. Cette distribution spatiale permet l'estimation de la perméabilité effective de l'échantillon. La perméabilité effective est aussi estimée en appliquant les données spatiales obtenues avec les données superficielles et de l'analyse inverse dans des relations théoriques trouvées dans la littérature