Offre de thèse
PIA : Propagation des ondes sismiques dans les milieux fracturés multi-échelles
Date limite de candidature
31-05-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
CUPILLARD Paul
Encadrement
La thèse débutera par une revue bibliographique du doctorant sur l'état de l'art du sujet à traiter. Cet effort bibliographique est indispensable à la compréhension et à l'appropriation du sujet. Il sera supervisé par les deux encadrants qui proposeront une série d'articles initiale puis se réuniront avec le doctorant à un rythme hebdomadaire. Les évolutions ultérieures du sujet et du travail de thèse seront elles aussi suivies grâce à des réunions hebdomadaires avec le doctorant. Les règles de l'Ecole Doctorale (SIReNa) seront exposées au doctorant dès la première année de thèse. Il aura donc connaissance du déroulé des opérations tout au long de la thèse : comité de suivi, formations doctorales, etc.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Géologie Numérique Intégrative (Axe GéoModèles)contexte
PEPR Sous-sol, bien commun : https://www.cnrs.fr/fr/pepr/pepr-exploratoire-sous-sol-ressources RING project: https://www.ring-team.org/home/aboutspécialité
Géoscienceslaboratoire
GeoRessources
Mots clés
Sismologie computationnelle, Géomécanique
Détail de l'offre
Les processus tectoniques et l'exploitation industrielle du sous-sol induisent des déformations fragiles de la croûte terrestre, conduisant à des fractures à toutes les échelles. Ces fractures sont organisées en réseaux qui se caractérisent essentiellement par leur densité, leur connectivité et leur distribution d'ouverture, de longueur et d'orientation. La détermination de ces paramètres est essentielle pour prévoir le comportement hydrogéologique des réservoirs ou comprendre la fatigue des sols et des ouvrages d'art. Cependant, les mesures directes des paramètres de fracture sont rarement disponibles. Outre les affleurements, les carottes et les images de forage, les roches fracturées sont vues de manière effective grâce à des propriétés mécaniques dérivées d'essais mécaniques ou de données d'ondes sismiques. L'objectif du projet de thèse est d'améliorer notre compréhension de l'interaction entre les ondes sismiques et les fractures.
Les observations géologiques ont mis en évidence qu'une loi de puissance est appropriée pour décrire la densité d'un ensemble de fractures en fonction de la taille de la fracture (par exemple, Bonnet et al., 2001). Néanmoins, pour des raisons théoriques ou de calcul, les études sur la propagation des ondes sismiques dans les milieux fracturés ont jusqu'à présent été limitées à une courte gamme de tailles. Pour surmonter cette limitation, le présent projet s'appuiera sur les progrès récents de l'homogénéisation non périodique (par exemple, Capdeville et al, 2010; Guillot et al, 2010; Cupillard & Capdeville, 2018; Capdeville et al, 2020) pour calculer les propriétés effectives des fractures en suivant des distributions de lois de puissance réalistes. La méthodologie numérique sera testée et validée par des expériences en laboratoire sur des carottes.
Keywords
Computational seismology, Geomechanics
Subject details
Tectonic processes and the industrial exploitation of the subsurface induce brittle deformations in the earth crust, leading to fractures at all scales. These fractures are organized in networks which are basically characterized by their density, connectivity, and distribution of aperture, length and orientation. Determining these parameters are essential for predicting the hydrogeological behavior of reservoirs or understanding the fatigue of soils and engineering structures. However, direct measurements of fracture parameters are rarely available. Apart from outcrops, cores and borehole images, fractured rocks are seen in an effective way through mechanical properties derived from mechanical tests or seismic wave data. The aim of the PhD project is to improve our understanding of the interaction between seismic waves and fractures. Geological observations have evidenced that a power law is appropriate to describe the density of a fracture set as a function of fracture size (e.g., Bonnet et al., 2001). Nevertheless, for either theoretical or computational reasons, studies on seismic wave propagation in fractured media have been restricted to a short range of sizes so far. To overcome this limitation, the present project will build on recent progresses in non-periodic homogenization (e.g., Capdeville et al, 2010; Guillot et al, 2010; Cupillard & Capdeville, 2018; Capdeville et al, 2020) to compute effective properties of fractures following realistic power law distributions. The numerical methodology will be tested and validated against laboratory experiments on core samples.
Profil du candidat
Le candidat doit être titulaire d'un Master en sciences de la Terre quantitatives, géophysique, physique, géomécanique, mathématiques appliquées ou informatique. Il.elle est passionné.e par les sciences et possède de solides compétences en rédaction scientifique. Une expérience en programmation informatique et une solide maîtrise de la langue anglaise sont requises. La langue française est préférable, mais pas nécessaire.
Candidate profile
The candidate should hold a MSc in quantitative Earth Sciences, Geophysics, Physics, Geomechanics, Applied Mathematics or Computer Science. He/she is passionate about science and has solid scientific writing skills. An experience in computer programming and a strong command of English language are required. French language is preferable, but not necessary.
Référence biblio
Bonnet, E., O. Bour, N. E. Odling, P. Davy, I. Main, P. Cowie, and B. Berkowitz (2001). Scaling of fracture systems in geologic media, Rev. Geophys. 39, 347–383.
Capdeville, Y., L. Guillot, and J. Marigo (2010). 2-D non-periodic homogenization to upscale elastic media for P-SV waves. Geophys. J. Int. 182, 903–922.
Capdeville, Y., P. Cupillard, and S. Singh (2020). An introduction to the two-scale homogenization method for seismology, Adv. Geophys. 61, 217–306.
Cupillard, P. and Y. Capdeville (2018). Non-periodic homogenization of 3-D elastic media for the seismic wave equation. Geophys. J. Int. 213(2), 983–1001.
Guillot, L., Y. Capdeville, and J. Marigo (2010). 2-D non-periodic homogenization of the elastic wave equation: SH case. Geophys. J. Int. 182, 1438–1454.