Modelisation de la propagation de fractures hydrauliques par la methode des elements finis etendue
La permeabilite des roches est fortement influencee par la presence de fractures car ces dernieres constituent un chemin preferentiel pour l'ecoulement des fluides. Ainsi la presence de fractures naturelles est un facteur determinant pour la productivite d'un reservoir. Dans le cas de roches a faible conductivite, des techniques de stimulation telle que la fracturation hydraulique sont utilisees pour en augmenter la permeabilite et rendre le reservoir exploitable d'un point de vue economique. A l'inverse, dans le cas du stockage geologique, la presence de fractures dans la roche represente un danger dans la mesure ou elle facilite le transport et la migration des especes disseminees dans la roche. Pour le stockage de CO2, les fuites par les fractures presentes dans les couvertures du reservoir et la reactivation des failles constituent un risque majeur. Et en ce qui concerne le stockage geologique de dechets radioactifs, la circulation de fluide dans des reseaux de fractures nouvelles ou reactivees au voisinage de la zone de stockage peut aboutir a la migration de materiaux nocifs. Il est donc important de prevoir les effets de la presence de fractures dans un reservoir. Le but de cette these est le developpement d'un outil numerique pour la simulation d'un reseau de fractures et de son evolution sous sollicitation hydro mecanique. Grace a sa commodite, la methode des elements finis etendue (XFEM) sera retenue et associee a un modele de zone cohesive. La methode XFEM permet en effet l'introduction de fissures dans le modele sans necessairement remailler en cas de propagation des fissures. L'ecoulement du fluide dans la fissure et les echanges de fluide entre la fissure et le milieu poreux seront pris en compte via un couplage hydro mecanique. Le modele est valide avec une solution analytique asymptotique pour la propagation d'une fracture hydraulique plane dans un milieu poroelastique en 2D comme en 3D. Puis, nous etudions la propagation de fractures hydrauliques sur trajets inconnus. Les fissures sont initialement introduites comme des surfaces de fissuration potentielles etendues. Le modele de zone cohesive separe naturellement les domaines adherents et ouverts. Les surfaces potentielles de fissuration sont alors actualisees de maniere implicite par un post traitement de l'etat cohesif. Divers exemples de reorientation de fissures hydrauliques et de competition entre fissures voisines sont analyses. Enfin, nous presentons l'extension du modele aux jonctions de fractures hydrauliques