Speaker: Behshad Koohbor

Date: Thursday 2nd of February 2023, 2:30pm.

Abstract:

The modelling of flow, mass/heat/phase transport in fractured porous media is of great interest to engineers and geoscience researchers. As a young researcher with a growing research career, I have been greatly interested in the general topic of environmental fluid mechanics (i.e. with a focus on mathematical modelling and regards to experimental studies) I would like to present my educational and research background, current activity and future research perspectives. The first part of the presentation will be on my research project during my Ph.D. studies at the University of Strasbourg on the topic of simulation of seawater intrusion and flow in variably saturated fractured porous media. Then, a brief description of my postdoctoral research project at BRGM (the French Geological Survey), Orleans, France will be presented. The topic mainly focuses on the numerical and experimental study of the evolution of electrical resistivity and multiphase flow in porous media for the monitoring of contamination and remediation of NAPLs. The second part of the presentation will be related to one of the projects that I am involved in HydroSciences Montpellier related to the numerical application of hydro-geophysics in karst media. And finally, a few insights related to my personal future research interests related to developing an ensemble of criteria for choosing the most relevant approach when simulating flow and transport processes in fractured porous media.

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Category: Seminar

Speaker: Mustapha Zakari

Date: Thursday 26th of January 2023, 1:15pm.

Abstract:
Numerical models are powerful tools to forecast the behavior of aquifers and subsurface reservoirs. In these numerical models, geological grids approximate the subsurface geometry with structured or unstructured meshes. Because structured grids lead to relatively simple and efficient flow simulation algorithms, they have become the industrial standard to approximate geometries in reservoir modeling. Unstructured grids can produce more accurate geometries of complex geological features and are more flexible to mesh the simulation domain adaptively than Cartesian or Corner Point Grids (CPG). However, explicitly accounting for fine-scale heterogeneity leads to a number of grid cells too large to be directly manageable by flow solvers. Upscaling methods were developed to coarsen geological grids in order to produce manageable grids for flow simulations. Most upscaling methods were developed for structured grids. Here we propose a new upscaling strategy to upscale unstructured grids to non matching structured grids. It combines a control volume finite element (CVFE) method to compute fine scale pressure values and an incremental mesh intersection algorithm to upscale flow information to a non matching coarser structured grid. The intersection algorithm is inspired from computational geometry algorithms. We introduce upscaling methods and present our CVFE solver and mesh intersection algorithm. We apply the upscaling strategy to first geological grids. The obtained results are discussed and first conclusions are then presented.

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Category: Seminar

Speaker: Jeremie Giraud

Date: Thursday 12th of January 2023, 1:15pm.

Abstract:

We present a case study using geological and geophysical data from the Western Pyrenees. We use an inversion algorithm integrating an automated geological modelling component to perform geometrical gravity inversion. Starting from a pre-existing geological model of the study area, we deform it using our inversion algorithm to fit the gravity data while accounting for geological data to maintain geological realism. We then investigate different geological scenarios through the removal or insertion of rock units and consider uncertainties in the recovered geometries using a series of geophysically equivalent models generated with the so-called Hamiltonian null-space shuttles. The area we consider is located in the subduction zone forming the western Pyrenees across France and Spain in a region centred on the Mauleon basin. The subduction was generated during the Iberian and Eurasian collision, with a probable partial uplift of the upper mantle. Using a geophysical inversion driven approach, we focus on the potential presence of shallow mantle material. We assess the geophysical consistency of different geological and geophysical scenarios using the null-space shuttles to transition between several geophysically valid yet geologically different models. Results corroborate previous hypotheses about the presence of a probable mantle wedge, but suggest that its interpreted geometry may need to be revisited.

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Category: Seminar

Speaker: Long Cheng

Date: Thursday 5^th of January 2023, 1:15 pm.

Abstract: La modélisation des processus d’endommagement et de leur transition vers la rupture dans les structures quasi fragiles font de plus en plus appel à des approches variationnelles dédiées. Ces méthodes s’interprètent comme des modélisations reposant sur des lois d’endommagement régularisées par introduction du gradient de la variable d’endommagement. Elles s’avèrent très efficaces pour bien prédire les réponses de diverses structures, même dans des régimes d’adoucissement induit par l’endommagement où des phénomènes de localisation de la déformation surviennent. Malgré les nombreux succès, l’applicabilité en géomécanique de ces modèles à gradient d’endommagement couplés avec la poromécanique reste encore à développer. Un prototype de géomatériau concerné est l’argilite du callovo-oxfordien, roche hôte retenue par les autorités françaises pour l’étude de la faisabilité d’ouvrages de stockage souterrain de déchets à haute activité et à vie longue. Dans le cadre du projet BigBen, on y distingue des fractures ouvertes et des fractures dites de cisaillement dont l’amorçage et la propagation restent encore un sujet très largement débattu. Les difficultés de modélisation rencontrées sont liées non seulement à la pertinence de modèles mécaniques disponibles, mais également aux limitations des outils de simulations numériques associés, généralement de nature incrémentale. Outre les contraintes de compression rencontrées in situ, ces limitations peuvent être exacerbées par l’éventuelle nécessité de prendre en compte des couplages hydromécaniques liés à la présence d’un fluide saturant le milieu hôte.

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Category: Seminar

Speaker: Antoine Barbe

Date: Thursday 15^th of December 2022, 1:15 pm.

Abstract:
La propagation répétée de ruptures sur les failles actives conduit à la formation de reliefs cumulés mais implique également des interactions complexes, en particulier dans le domaine offshore. Ici, nous examinons l'expression sous-marine de la déformation tectonique du talus continental et du bassin adjacent au large de Boumerdès et de Jijel (Algérie), régions qui ont subi deux séismes majeurs (magnitudes 6,9 en 2003 et 7½ en 1856). Nous utilisons des méthodes d'identification basées sur le SIG combinées à la réalité virtuelle (RV) pour explorer la manière dont les chevauchements actifs causés par l’inversion tectonique de la marge modifient l’érosion par les canyons sur la pente et génèrent des anomalies topographiques et des bassins sédimentaires depuis le Pliocène. La RV apporte des avantages considérables dans cet environnement sous-marin en facilitant les changements d'échelle, la corrélation des marqueurs, les mesures de la déformation cumulée, et en "éduquant" l'œil de l'observateur. La corrélation des marqueurs le long et en travers des chevauchements (formes convexes ou concaves des principales ruptures de pente (knickpoint) dans les profils longitudinaux des canyons et leur continuité latérale, distribution des cicatrices de glissement, strates de croissance des bassins perchés, décalages des réflecteurs sur les coupes sismiques parallèles à la convergence) nous permet d'évaluer la position probable des chevauchements actifs à pendage sud près de la surface, de caractériser les rejets cumulés et d'estimer le début de l'inversion et les taux de glissement moyens. Nos résultats montrent (1) des changements géométriques des pendages des failles inverses, expliquant le décalage vers le nord de l’affleurement de la faille de Boumerdès et une variation latérale de la hauteur des escarpements; (2) une ramification des systèmes de failles, formant ainsi des bassins perchés en escalier ; (3) une initiation des chevauchements au Pliocène supérieur, avec une propagation des rampes de chevauchement vers l'océan; (4) une empreinte géomorphologique visible de la tectonique, malgré des taux de déformation cumulés faibles (de l’ordre de 0.9 ± 0.5 mm/an). Les failles inverses sur le secteur de Jijel montrant des replats moins marqués et émergeant plus bas en pied de marge, elles ne forment pas d’escarpements marqués en fond de mer mais seulement un graben bordé de failles normales en réponse au glissement gravitaire des séries sédimentaires plio-quaternaires sur le niveau de décollement du sel messinien. Ces résultats clarifient les relations tectonique - érosion - sédimentation et peuvent améliorer l’anticipation des aléas naturels sur ces zones côtières. A la suite de cette présentation, je parlerais de mon sujet de thèse "Bilan énergétique, contraintes et déformations à l’échelle du cycle sismique dans la partie frontale des marges en subduction" et des perspectives de ce projet.

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Category: Seminar

Speaker: Fabrice Taty-Moukati

Date: Thursday 8^th of December 2022, 1:15 pm.

Abstract:
L'interprétation sismique des failles géologiques est très importante pour la construction des modèles structuraux. Du fait que les structures dominantes sur les images sismiques proviennent des évènements de réflexions correspondant aux horizons géologiques, l'interprétation sismique peut être réalisée en calculant une image de probabilité d'existence de failles. Une telle image met en évidence la présence des failles tout en supprimant les évènements de réflexion. De nombreuses méthodes parmi lesquelles les réseaux de neurones ont été proposées et ont donné des résultats assez convaincants. Cependant, les approches récentes ne fournissent que le meilleur modèle d'interprétation. Le but ce travail est de quantifier les incertitudes liées au nombre et à la connectivité des failles honorant une image de probabilité de faille, étant donné que les réseaux de failles possibles peuvent produire différents résultats en termes de comportement de subsurface. Nous proposons une méthode qui se dit rigoureuse pour évaluer les incertitudes liées à l'interprétation des failles sur des images sismiques. Il s’agit d’une approche mathématique provenant de la modélisation en géométrie stochastique, appelée processus ponctuels marqués. Dans le contexte des processus ponctuels marqués, un réseau de faille en deux dimensions peut être vu comme un ensemble de segments en interaction qui évoluent dans un espace deux dimensions. Les segments ont des longueurs et des orientations aléatoires. Leur distribution dans l’espace est contrôlée par une distribution de probabilité de Gibbs, composée de deux termes : un terme d’attache aux données, similaire à une probabilité locale, permet de localiser les traces de failles dans les régions ayant des fortes probabilités de présence de failles. Le deuxième terme, appelé terme d’énergie d’interaction, similaire à un terme de régularisation, permet d’aligner et de connecter les segments afin de former une faille. Afin d’échantillonner des réseaux «réalistes» à partir de cette distribution de probabilité, on utilise un algorithme de Metropolis-Hastings couplé d’une méthode de relaxation (recuit simulé). Ce schéma de relaxation est utilisé dû au fait que les segments qui approximent le réseau de failles doivent être ceux qui maximise la distribution de probabilité de faille construite. Nous appliquons l’approche proposée sur une image extraite d’un cube sismique Volve fournie par Equinor, et présentons quelques résultats préliminaires.

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Category: Seminar

Speaker: Franck Amoih

Date: Thursday 1^st of December 2022, 1:15 pm.

Abstract:
La récupération assistée du méthane des gisements houillers par injection de CO₂ (CO₂-ECBM) est largement proposée comme moyen pour la transition énergétique et pour la réduction du CO₂ atmosphérique. Dans le cadre du projet de recherche et développement REGALOR, un des axes de recherche consiste à étudier la faisabilité de l'extraction du méthane du bassin houiller lorrain par CO₂-ECBM. Les résultats expérimentaux d'un échantillon de charbon bitumineux (Box 18), riche en matières volatiles provenant de Folschviller (France) sont comparés à un échantillon de charbon subbitumineux (TH01) provenant de La Houve (France), utilisé comme référence car il a été identifié comme un bon candidat pour le CO₂-ECBM. Différentes techniques telles que les isothermes de sorption, les courbes de percée et les analyses thermogravimétriques ont été utilisées dans ce travail afin d'évaluer les quantités adsorbées de CO₂ et de CH₄ et d'étudier l'influence de l'eau et de la température respectivement. Les isothermes d'adsorption ont été obtenues par méthode volumétrique à 30°C avec des pressions allant jusqu'à 50 bars et décrites au moyen des modèles de Langmuir et de Tόth. Le Box 18 adsorbe plus de CO₂ et de CH₄ que le TH01. La même conclusion est obtenue avec les courbes thermogravimétriques et de percée pour le CO₂. Ces résultats pourraient être expliqués par le vide (%) dans chaque échantillon. En effet, la porosité par intrusion de mercure obtenue sur un échantillon cubique de charbon d'environ 1 cm³ a montré que l'échantillon Box 18 contient plus de vides (8%) que TH01 (5,6%) et que les pores dominants dans ces échantillons sont ceux de diamètre inférieur à 0,002 microns. Le modèle de Tόth s'adapte mieux aux isothermes d'adsorption expérimentales du CH₄ et du CO₂ que le modèle de Langmuir, ce qui prouve que la surface du charbon est hétérogène (n 0,2). Les affinités (αL) pour le CO₂ et le CH₄ calculées à partir des modèles de Langmuir ont montré que le Box 18 a plus d'affinité pour le CO₂ et le CH₄ que l'échantillon de référence TH01. Les enthalpies d'adsorption obtenues par analyses calorimétriques ont montré une physisorption pour les interactions gaz-charbon et les valeurs pour le CO₂ étaient plus élevées que celles pour le CH₄. Les analyses thermogravimétriques réalisées jusqu'à 85°C ont également montré que la capacité d'adsorption du CO₂ diminue avec l'augmentation de la température. Les courbes de percée réalisées à température ambiante à différents pourcentages d'humidité (0, 10 et 50%) sur 8,5 g de poudre de charbon, ont montré que l'eau a un effet néfaste sur l'adsorption du CO₂. Les premiers essais d'adsorption dans une cellule oedométrique à volume constant et à température ambiante sur de la poudre de charbon pré-compactée (TH01) ont montré que la matrice de charbon adsorbe une quantité de gaz qui est fortement influence par la température. Des tests de gonflements sur le Box 18 ont montré que celui se dilate en presence de CO₂ du fait de l’adsorption et se compacte en presence d’argon (gaz inerte) du fait du fait du couplage hydro-mécanique.

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Category: Seminar

Speaker: Enrico Scarpa

Date: Thursday 24^th of November 2022, 1:15 pm.

Abstract:
Channelized turbidite systems are often gathered into complexes and display various stacking patterns. Their internal architectures represent one of the fundamental properties of a reservoir because they control the connectivity of high-permeability and low-permeability of sedimentary bodies. Some works have analyzed the static connectivity of various stacking patterns; however, few have quantitatively evaluated the dynamic implications of different stacking patterns on fluid flow circulation. In this work, we investigate the impact of different classes of geostatistical modeling methods on static and dynamic connectivity using several metrics. The stacking patterns are generated with an object-based method using Lindenmayer systems. 300 stochastic realizations are grouped into three categories: disorganized stacking channels, disorganized stacking conditioned to a vertical sand proportion map, and organized stacking reproducing channel vertical and lateral migration. To study the hydrodynamic responses, we set a two-phase system containing oil and water. We perform reservoir simulations in all stochastic scenarios and compute the connectivity on the simulations grid to determine the statistical relationship between metrics. This approach facilitates the comparison among flow simulations. It highlights a delay of water breakthrough time in disorganized stacking patterns and a less optimistic recovery efficiency in organized stacking patterns. Our study confirms the positive forecasting bias observed in customary geostatistical modeling that overestimates the actual reservoir connectivities.

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Category: Seminar

Speaker: Omar Rodriguez Villarreal

Date: Thursday 17^th of November 2022, 1:15 pm.

Abstract:
Humanity faces great challenges from climate change and finding the right solutions will require new contributions in geotechnics and fracture mechanics. It will require the implementation of satisfactory solutions based on a better understanding of subsurface properties and behavior, monitoring of geo-material behavior, and management of geotechnical and geo-environmental processes. According to the United Nations Convention on Climate Change, one way to mitigate climate change is to reduce greenhouse gas emissions, as established in the 2015 Paris Agreement, which aims to control long-term temperature increases by regulating the production of greenhouse gases. One way to achieve such a goal is to use renewable energy resources, such as geothermal energy. In this presentation, we focus on presenting the benefits of the exploitation of Enhanced Geothermal Systems (EGS). An EGS can be considered a subway heat exchanger designed to extract geothermal energy. The performance of these systems can be improved by increasing the permeability through the judicious application of fracture mechanics. Under this approach, it is important to know the physical parameters of the rock, one of them being the so-called fracture energy. In addition, Mexico is one country with the greatest geothermal potential in the world, this clean and renewable source of energy is little exploited, an example of this is that in Mexico there are only five geothermal power plants. 

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Category: Seminar