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Effect of fluid viscosity on fault frictional behaviour

2017
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Résumé

Understanding fluids viscosity effects on fault dynamics can shed light on the induced seismicity in engineering reservoirs where fluids with viscosity ranking from 1mPa s-1 to 1000 mPa s-1 are also injected during hydraulic fracturing process in order to increase the permeability. Here, we examine the mechanisms coming into play in presence of viscous lubricant film between the rock slip surfaces during both earthquake nucleation (slip rate from ms-1 to mm s-1) and propagation (mm s-1 to m s-1) where mixed lubrication and fully lubricated regime might be activated, using rotary shear tests on precut samples of Westerly granite.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/0abc17fa-1dfd-4a27-9d1f-bf85c1c67f83

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Concepts associés (32)

Mécanique des fluides

La mécanique des fluides est un domaine de la physique consacré à l’étude du comportement des fluides (liquides, gaz et plasmas) et des forces internes associées. C’est une branche de la mécanique des milieux continus qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique, mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues. Elle comprend deux sous-domaines : la statique des fluides, qui est l’étude des fluides au repos, et la dynamique des fluides, qui est l’étude des fluides en mouvement.

Lubrification

La lubrification ou le graissage est un ensemble de techniques permettant de réduire le frottement, l'usure entre deux éléments en contact et en mouvement l'un par rapport à l'autre. Elle permet souvent d'évacuer une partie de l'énergie thermique engendrée par ce frottement, ainsi que d'éviter la corrosion... Dans ces situations, les écoulements fluides sont parallèles aux surfaces, ce qui simplifie leur description et leur calcul (théorie de la lubrification).

Fluide newtonien

On appelle fluide newtonien (en hommage à Isaac Newton) un fluide dont la loi contrainte – vitesse de déformation est linéaire. La constante de proportionnalité est appelée viscosité. Viscosité L’équation décrivant le « comportement newtonien » en description eulérienne est : où : est la contrainte de cisaillement exercée par le fluide (à l'origine des forces de traînée), exprimée en Pa ; est la viscosité dynamique du fluide — une constante de proportionnalité caractéristique du matériau, en ; est le gradient de vitesse perpendiculaire à la direction de cisaillement, en s−1.

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