Le discage des carottes : estimation des contraintes in situ et optimisation du carottage

Core discing : in situ stresses evaluation and coring optimization

¹ Laboratoire de Mécanique de Lille - URA CNRS 1441 Département de Mécanique des Matériaux Fragiles EUDIL 59655 Villeneuve-d’Ascq Cedex, France
² Expertise Mécanique des roches Elf Aquitaine Centre Micauleau, av. Président-Argot, 64001 Pau, France

Résumé

Le discage des carottes est un phénomène qui peut être utilisé pour :

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  l'estimation des contraintes in situ à partir d'observation de carottes disquées ;

• –

  l'optimisation des paramètres de carottage afin d'obtenir des carottes intactes pour les essais mécaniques en laboratoire.

Dans un premier temps, nous décrirons le logiciel utilisant la méthode des éléments finis (DISCAGELF) développé pour notre étude. Nous présenterons ensuite les résultats des essais effectués sur le triaxial vrai de l'Université de Lille (sans pression de boue), et sur la machine à disquer de l'Institut National de l'Environnement et des Risques Industriels (INERIS) (avec pression de boue simulée dans la saignée) pour valider notre logiciel. Puis, nous résumerons les principaux résultats numériques relatifs à l'influence des paramètres (propriétés géomécaniques du matériau, densité de boue, poids sur l'outil, rapport des rayons du carottier, type et géométrie de l'outil) sur les contraintes d'initialisation de la rupture. Nous avons principalement mis en évidence l'existence :

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  d'un domaine de sécurité vis-à-vis de l'amorce de la rupture ;

• –

  de relations linéaires entre les contraintes radiales d'initialisation de la rupture d'une part, et les propriétés géomécaniques de la roche et la pression de boue d'autre part ;

• –

  de trois positions préférentielles de l'amorce de la rupture (le mécanisme engendrant la fracture étant différent) ;

• –

  de l'influence du type et de la géométrie du carottier sur l'initialisation de la fracture.

Abstract

This paper presents the core discing phenomena, which could allow to :

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  predict the in situ stresses from core discing observations ;

• –

  optimize the coring parameters in order to obtain intact cores for mechanical laboratory tests.

In the first part of the paper, the finite element computer software (DISCAGELF) developped for this study is described. The validation of numerical results will be made with :

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  truly-triaxial testing device from Lille University (without mud pressure) ;

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  core discing cell testing device from Institut National pour l'Environnement et les Risques Industriels (INERIS) (with simulated mud pressure).

In the second part, numerical simulations are presented, regarding the influence of coring parameters (mechanical properties of rocks, mud density, weight on coring tool, ratio of core bit radii, type and shape of coring tool) on rupturre initiation stresses. This study has shown the existence of :

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  a safety area regarding rupture initiation ;

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  linear relationships between the value of radial stresses corresponding to rupture initiation on one hand and mechanical properties of rock and mud pressure, on the other hand ;

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  three preferential positions of the fracture initiation point (the type of fracture being different) ;

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  the influence of the type and geometrical shape of coring tool on rupture initiation.