Published January 7, 1991 | Version v1
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Permeability and electrical conductivity of rocks in the crust: laboratory experiments and theoretical models

Description

This research thesis reports the study of transport mechanisms in crust rocks through the joint development of experimental studies performed in laboratory, and of theoretical models able to describe the main involved physical processes. The first part reports an experimental study of transport properties of different sandstones, with a particular attention to permeability under controlled pressure and at room temperature, and electric measurements in ambient conditions. The second part presents a synthesis of main approaches used to model transport properties in rocks. Benefits and limitations of these models are analysed and discussed. In the third part, the author reports the application of models to actual cases of rock physics, with notably a comparison of results predicted by these models with experimental results obtained on sandstones. The last part proposes a more general geophysical point of view on rock transport properties. The author examines the permeability-electric conductivity-porosity relationships within a diagenetic sequence, and addresses the problem of permeability of deep rocks submitted to very high pressures and for which transport properties are governed by asperities on crack walls or on fracture surfaces

Abstract (French)

L'objet principal de cette etude est de montrer par deux approches complementaires le role de la pression sur l'evolution des proprietes de transport des roches crustales. Des resultats experimentaux de permeabilite realises en laboratoire pour des pressions inferieures a 1 kbar sont presentes. Cette etude a porte sur des gres de Fontainebleau et des gres argileux. Des lois de pression effective ont pu etre etablies. L'influence de la nature du fluide de pore a aussi ete etudiee en comparant des mesures de permeabilite a l'eau et au gaz. L'etude experimentale a ete completee par des mesures de conductivite electrique dans la gamme de frequences 1 khz-5 mhz. Les resultats obtenus sont coherents et permettent de differencier le comportement des gres non argileux par rapport aux gres argileux. Dans une deuxieme partie une analyse critique des principales approches utilisees pour modeliser les proprietes de transport des roches est presentee. Un modele base sur la theorie des reseaux conducteurs est propose. Des exemples d'application du modele sont donnes: ils concernent une etude de la validite de l'approximation du milieu effectif pour les roches, une estimation de la permeabilite de gres de gisements petroliferes en mer du nord, une etude des proprietes conductrices de reseaux partiellement connectes ainsi que la modelisation de l'effet de la pression sur les proprietes de transport. Enfin, deux applications a des problemes fondamentaux en geophysique ont ete considerees: les relations permeabilite-conductivite-porosite dans une sequence diagenetique et le probleme de la permeabilite des roches fissurees a grande profondeur. (auteur)

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Original title (French)
La permeabilite et la conductivite electrique des roches dans la croute: experiences en laboratoire et modeles theoriques

Publishing Information

Imprint Pagination
280 p.
Report number
FRNC-TH--9856

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Notes
129 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/