Efficiency optimisation of the electrical fracturing of rocks by the indirect method
Étude d'optimisation du rendement de la fracturation électrique de roches par la méthode indirecte
Résumé
Although electric discharges in aqueous media have been studied for several decades, there is currently no accurate method for predicting the amplitude of pressure waves generated in a liquid medium by electric arcs. A major part of this work consists of determining and characterizing the pulsed generator electrical parameters and the sparker geometrical parameters that influence the delivered pressure. Based on these studies, we propose an empirical formula to predict the amplitude of the generated pressure wave and to optimize the electroacoustic efficiency of the process. A simple model based on several approximations is used to theoretically validate the proposed formula.Still with the objective of optimizing the efficiency, the electric discharges in water triggered by an exploding wire are the subject of a particular study. The influence of the wire dimensions and electrical quantities on the pressure wave are analyzed. We show the contribution of such a method in the generation of pressure waves in comparison with a system without exploding wire.Finally, an application of electrical fracturing of diorite-type rocks is proposed by the company ITHPP. We compare the fracturing efficiency using two generators. One is used by the company, and the other is the result of optimizations highlighted in this thesis. The results are analyzed in terms of the impacts number and the energy required to achieve a target particle size.
Bien que les décharges électriques en milieu aqueux soient étudiées depuis plusieurs décennies, il n’existe aujourd’hui pas de méthode précise permettant de prédire l’amplitude des ondes de pressions générées dans un milieu liquide par des arcs électriques. La majeure partie de ce travail consiste à déterminer et caractériser les paramètres électriques du générateur pulsé et les paramètres géométriques du sparker qui influent sur la pression délivrée. À l’aide de ces études, nous proposons une formule empirique permettant de prédire l’amplitude de l’onde de pression générée et d’optimiser les rendements électroacoustiques du procédé. Un modèle simple qui repose sur un certain nombre d’approximations permet de valider théoriquement la formule proposée.Toujours dans un objectif d’optimisation du rendement, les décharges électriques dans l’eau déclenchées par un fil explosé font l’objet d’une étude particulière. Les influences des dimensions du fil et des grandeurs électriques sur l’onde de pression sont analysées. Nous montrons l’apport d’une telle méthode sur la génération des ondes de pression en comparaison avec un système sans fil explosé.Enfin, une application de fracturation électrique de gravillons de roches de type diorite est proposée par la société ITHPP. Une comparaison de l’efficacité de la fracturation à l’aide de deux générateurs est proposée. L’un est utilisé par la société et l’autre résulte des optimisations mises en évidence dans cette thèse. Les résultats sont analysés en termes de nombre de chocs et d’énergie nécessaire pour obtenir une granulométrie cible.
Origine : Version validée par le jury (STAR)