Méthode d'inversion de données expérimentales pour la caractérisation du champ de perméabilité locale d'un milieu poreux tridimensionnel

IFP Energies nouvelles - Direction Géosciences

Stage Physique et Analyse Hauts-de-Seine entre janvier et août 2022 5 mois


IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

PFE - Méthode d’inversion de données expérimentales pour la caractérisation du champ de perméabilité locale d’un milieu poreux tridimensionnel

Des expériences en laboratoire sur des échantillons de roche peuvent aider à mieux appréhender l’hétérogénéité d’un milieu poreux, et ainsi mieux prédire les écoulements dans ce milieu. Ceci trouve son application dans plusieurs domaines comme le transport de soluté/polluant dans les sols ou encore le procédé d’acidification dans le cadre du stockage géologique de CO2. Dans le cadre de ce stage, on se propose de caractériser le champ de perméabilité d’un milieu poreux hétérogène à partir d’expériences de traceur 3D réalisées sous scanner. Ces expériences acquises sur des roches carbonatées permettent le suivi de l’évolution temporelle et spatiale de la concentration d’un soluté.

L’objectif du stage sera donc de mettre en place une boucle de calibration assistée visant à identifier un champ de perméabilité permettant de reproduire au mieux les données dynamiques expérimentales (concentration de traceur par exemple).

Pour cela, il s’agira dans un premier temps de construire un modèle 3D du milieu poreux en utilisant un simulateur d’écoulement miscible. Puis une boucle d’inversion sera mise en place à partir d’outils existants : un algorithme d’optimisation sera utilisé pour ajuster un ensemble de paramètres d’entrée du modèle 3D afin de minimiser l’erreur entre les données expérimentales et les valeurs simulées correspondantes.

Différents paramétrages du champ de perméabilité (lois K-Phi par exemple) seront considérés, et le potentiel de plusieurs algorithmes de minimisation et de formulations d’erreur sera étudié. Enfin des mesures de perméabilité locale pourront être considérées pour valider/contraindre les résultats numériques.

Profil recherché :

Physique des écoulements en milieu poreux, Simulation des écoulements en milieu poreux


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