Corrélation entre la vitesse d’onde P et la conductivité thermique des matériaux hétérogènes et poreux

A Correlation between P-wave velocity and thermal conductivity of heterogeneous porous materials

¹ Laboratoire de Thermodynamique, Département de Physique, Faculté des Sciences, Université Mohamed V, B.P. 1014, Rabat, Maroc
² Université de Strasbourg, EOST, Institut de physique du globe, 1 rue Blessing, F-67084 Strasbourg Cedex, France
³ Laboratoire de Recherche sur les Géomatériaux, Institut Scientifique, Université Mohamed V, B.P. 703 Rabat, Maroc

^* Email : cocanouar@gmail.com

Résumé

Dans ce travail, des propriétés pétrophysiques de cinq roches différentes ont été mesurées et analysées. Il s’agit de la conductivité thermique, la vitesse de propagation d’onde P et la porosité. En ce qui concerne la conductivité thermique, on impose à un échantillon un flux de chaleur unidirectionnel et on mesure la différence de température aux bornes de l’échantillon. Le test ultrasonique est basé sur la mesure du temps de propagation d’une onde P dans le sens longitudinal. La porosité est mesurée par la technique de porosimétrie au mercure, basée sur la mesure de la quantité de mercure insérée dans les pores d’une roche sous différentes pressions (intrusion de mercure). Les résultats obtenus montrent un effet direct de la porosité sur La conductivité thermique et la vitesse d’onde P. La relation entre La conductivité thermique et la vitesse d’onde P est étudiée. Cette relation apparaît quasi-linéaire. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux de plusieurs modèles théoriques et d’autres résultats expérimentaux présentés dans la littérature. Ces résultats, conformément à la théorie, montrent la possibilité d’estimer la conductivité thermique à partir de la vitesse d’onde P et par l’utilisation des méthodes non destructives.

Abstract

In the present study, the petrophysical properties of five different rocks have been measured and analyzed. This is the thermal conductivity, P-wave velocity and porosity. The methodology to estimate the thermal conductivity is to impose heat flux unidirectional on a sample and measure the temperature difference across the sample. The ultrasonic testing is based on the measurement of propagation time of a P-wave in the longitudinal direction. The porosity is measured by the mercury porosimetry technique, based on the measurement of the volume of mercury intruded into the rock under different pressures (mercury intrusion). The results have been shown a direct effect of porosity on thermal conductivity and P-wave velocity. We have found good relationship between the petrophysical properties such as P-wave velocities versus porosity and P-wave velocities versus thermal conductivity coefficient. The experimental results have been then compared with theoretical models available in the literature. These results, consistent with theory, show the possibility of estimating the thermal conductivity from the P-wave velocity and the use of non-destructive methods.