Dissertations / Theses on the topic 'Boue forage'

Ces boues ont un caractere binghamien et thixotrope, ce qui gene leur deplacement par leur coulis lors de la cimentation des puits. Une action mecanique, compatible avec la technologie des forages, qui diminuerait ou supprimerait ce caratere pourrait contribuer a ameliorer la mise en place des coulis de ciment. Les vibrations n'ont aucun effet sur le seuil de cisaillement des boues pas plus que sur leur activite thixotropique. L'adjonction de produits fluidifiants est tout a fait benefique

La formulation optimale des fluides thixotropes est essentielle dans de nombreux procédés, par exemple dans le domaine des forages pétroliers. Ceci passe par une compréhension fine des liens entre les évolutions de leur microstructure et leurs propriétés d'écoulement. Nous étudions ici les propriétés d'un système émulsion inverse comprenant des argiles organophiles utilisés comme fluide de forage. Nous travaillons sur le fluide réel et sur une émulsion modèle en régime solide, en régime liquide, et durant l'arrêt du matériau sous faibles sollicitations mécaniques. A l'aide d'expériences de rhéométrie conventionnelle et de vélocimétrie IRM, nous avons identifié les origines structurelles des principales propriétés rhéologiques en fonction des concentrations des constituants : le seuil de contrainte, le vieillissement au repos, la bifurcation de viscosité en régime liquide, le déplacement de l'interface solide-liquide au sein du fluide. En particulier nous montrons que l'arrêt progressif de l'écoulement sous une contrainte critique est induit par la croissance d'agrégats. L'homogénéité du matériau lors de nos expériences rhéologiques a été vérifiée par des mesures de concentrations locales par RMN. Ces résultats montrent l'importance des liens argileux pour les propriétés thixotropes de ces systèmes.

Pour la realisation du troncon central de la ligne d du metro de lyon, il a ete retenu la technique du tunnelier avec pression de boue de bentonite pour le maintien du front de taille et transport hydraulique (marinage), avec cette meme boue, des materiaux alluvionnaires extraits. L'originalite du marinage hydraulique sur ce site est: l'utilisation d'un fluide binghamien (boue de bentonite) comme fluide porteur, le transport d'elements de granulometrie continue et etendue jusqu'a plus de 100 millimetres. Une etude sur le marinage hydraulique a ete effectuee pendant la duree du chantier avec, pour objectif, une meilleure comprehension des consequences de ces deux aspects ainsi qu'une optimisation des conditions et des parametres qui influencent le transport hydraulique de materiaux associe a de tels tunneliers. Les principaux resultats sont les suivants: l'augmentation des caracteristiques rheologiques de la boue (seuil de plasticite et viscosite plastique) abaisse la vitesse limite de depot des materiaux et attenue la vitesse de glissement phase solide-phase liquide. Le transport des materiaux s'effectue alors de facon pseudo-homogene, ce qui est favorable pour l'optimisation du marinage. Le seuil de plasticite semble agir sur le gradient des pertes de charge en fonction de la vitesse de transport tandis que la viscosite plastique et la masse volumique de la boue influent sur l'importance de la perte de charge. L'optimisation est obtenue en utilisant une boue de bentonite ayant un seuil de plasticite maximum une viscosite plastique ainsi qu'une masse volumique minimum

Cette étude porte sur la modélisation numérique du creusement de tunnels à l'aide de boucliers à front pressurisé et notamment sur l'adaptation de la méthode du ramollissement, initialement mise au point pour le calcul, en coupe bidimensionnelle, de tunnels creusés à l'aide de procédés non mécanisés. La thèse est composée de 8 chapitres et comprend une étude bibliographique concernant le calcul des ouvrages souterrains, une analyse de la réponse du terrain à une pressurisation du front de taille à partir des calculs axisymétriques, la mise au point d'une méthode permettant de reproduire, dans un calcul plan, en coupe transversale, les effets mis en évidence en conditions axisymétriques et l'application de cette méthode à l'analyse d'un ouvrage instrumenté dans le département du Val-de-Marne. Cet ouvrage a été équipé d'inclinomètres et d'extensomètres installés dans le terrain, ainsi que de témoins à cordes vibrantes disposés dans un anneau de revêtement. Les mesures ont permis d'analyser la réponse du massif encaissant et de l'ouvrage de soutènement au cours des différentes étapes de creusement. Le creusement de cet ouvrage a été simulé à l'aide de la méthode de calcul développée dans le cadre de ce travail et les résultats de calculs confrontés à ceux donnés par les mesures.

Causes de la fragilité des polymères linéaires et intérêt de l'utilisation de gels obtenus par réticulation de Ps linéaire et rendus hydrophiles par sulfonation; étude expérimentales de la transition sol-gel dans un système modèle.

Les interactions chimiques entre des solutions utilisées dans les boues de forage, et différents types d'argiles ont été étudiées dans des conditions P, T proches de celles des forages (150°C) afin de déterminer les conséquences éventuelles sur la stabilité des argilites. Le travail a été conduit essentiellement de manière expérimentale, en utilisant différentes solutions: eau pure, NaOH (pH 8, 10, 12), KCl (0,1, 1, 2 mol. /l), eau de mer et K₂CO₃, et des argiles à forte et faible proportion de feuillets gonflants (smectite (Na, Na-Ca, Ca) interstratifiés illite-smectite). Les produits de réaction ont été étudiés par diffraction des rayons X, et microsonde électronique. Les feuillets de smectites montrent une série de transformations (échange en site interfoliaire, fermeture de feuillets, hydrolyse), qui ne conduisent pas cependant à la formation de nouveaux minéraux sauf dans le cas de traitement en présence de K₂CO₃ à 150°C (formation de zéolites). L’échange du cation interfoliaire est fonction de la nature du cation, de la concentration des cations dans les solutions, des constantes d'échange et du rapport liquide/solide. Dans les solutions diluées (<1 mol. /l), l'échange est partiel et a pour conséquence l'obtention de smectites à garnitures interfoliaires mixtes qui présentent des états d'hydratation variés. L'hydrolyse, plus forte pour la smectite sodique que la calcique, conduit à une perte du fer octaédrique

Lors des forages pétroliers, la traversée des formations argileuses pose des problèmes dont la résolution est étroitement liée à la compréhension des interactions argile - fluide de forage. Vu les imperfections des fluides à base d'eau (WBM) face aux problèmes des argiles, les systèmes de fluides émulsionnés à base d'huile (OBM) ont apporté des améliorations significatives. Cependant, la pollution qu’ils engendrent rend indispensable un traitement des boues usagées. Au cours de ce travail, nous avons voulu confronter le maximum de données de laboratoire à des données effectives de chantier et ce, dans l’espoir d’apporter une contribution à la résolution des problèmes réels. Trois systèmes modèles de fluides du type WBM on été sélectionnés : ils contiennent, en plus des polymères conventionnels (xanthane et cellulose polyanionique), des inhibiteurs de gonflement et de dispersion des argiles (polyacrylamide partiellement hydrolysé, silicates de sodium, polyalkylèneglycols). La comparaison de leurs perfo rmances, grâce à l'utilisation d'une nouvelle méthode basée sur la filtration sur pastilles compactées, a été discutée : - du point de vue macroscopique par l'analyse de leurs caractéristiques rhéologiques et de filtration, le suivi des interactions argile -fluide par l'étude des propriétés électrocinétiques, granulométriques et de rétention des polymères, - et à l'échelle microscopique par diffraction X in -situ (wet cell) et par diffraction de la lumière. Les caractéristiques rhéologiques et de filtration ont été corrélées aux propriétés électrocinétiques et complétées par l'étude des propriétés interfaciales et de mouillage. Le système aux silicates présente les meilleures performances en termes d'inhibition. L'étude de la stabilité des systèmes émulsionnés (OBM) a porté sur l'influence du type et de la concentration des tensioactifs, de la proportion de phase dispersée et de la présence d’autres additifs. La concentration optimale est celle donnant un compromis entre une stabilité électrique acceptable, un p ourcentage d’émulsion élevé et une meilleure résistance à la centrifugation. Le suivi de la variation de la phase émulsionnée, de la stabilité électrique et de la distribution granulométrique a permis de classer les différents émulsifiants. Parallèlement aux mesures rhéologiques, l'analyse des structures formées (émulsion-argile organophile) par diffusion des neutrons aux petits angles (SANS) a permis d'expliquer les mécanismes de stabilisation. Une nouvelle formulation d'émulsifiants, proposée pour un essa i sur chantier, a donné des résultats encourageants par rapport aux formulations commerciales. Au niveau du réservoir, l’impact des fluides de forage est appréhendé par l’étude des processus d’endommagement de la roche. Un de nos objectifs était de corrél er les résultats globaux obtenus pour la formulation complète avec l'endommagement induit par les additifs seuls. Les essais réalisés ont montré l'influence de la nature, de la composition chimique, et de la granulométrie des additifs. Vu la complexité des phénomènes mis en jeu, la prévision de l'endommagement par une tentative de modélisation a décelé des liens entre les propriétés des fluides utilisés, les caractéristiques de la roche et l'importance de l'endommagement induit. La filtration statique favor ise la formation du "cake" alors que la filtration dynamique contribue à l'invasion du filtrat. Sur le plan environnemental, en plus des pertes de circulation des fluides pendant et après le forage, le bourbier, en tant que collecteur des produits liquide s et solides issus du forage, représente une grande source de pollution et de danger. Le diagnostic des techniques de traitement utilisées a montré des imperfections majeures pouvant induire des nuisances pour la santé humaine, l'écosystème et l'environnement. Le présent travail s’est focalisé sur quelques éléments de réponse à l'équation performance -coûtenvironnement, en proposant un traitement biologique.

Lors de l'opération de forage, fluides de gisement et fluides de forage entrent en contact. Sous l'effet de la pression et de la température qui règnent dans le puits, le gaz se disperse ou se dissout dans le fluide de forage. Lorsque la boue remonte en surface, la pression diminue. Dans ces conditions, la solubilité décroît et la libération de gaz entraîne des risques d'explosion ('gas kick'). Des esters à longue chaîne provenant d'acides gras naturels sont de plus en plus utilisés dans les fluides de forage à base d'huile, mais leur comportement reste mal connu. Pour accroître la sécurité des forages, il est donc important de connaître les équilibres triphasiques en présence de gaz, d'ester et de l'eau présente dans les réservoirs pétroliers et dans les boues de forage. Nous présentons dans ce travail de nouvelles données de tensions de vapeur, mais aussi de pressions de bulle et de propriétés volumétriques pour différents mélanges méthane - ester (+ toluène éventuellement). Les conditions de pression et de température sont comprises entre 1 et 600 bar, et entre 30 et 120 ʿC. Des mesures de solubilités de l'eau dans trois coupes esters sont également réalisées pour des températures allant de 30 à 140ʿC. L'étude d'un système réel permet de vérifier les conclusions expérimentales. L'analyse thermodynamique des données expérimentales permet de valider l'utilisation du modèle basé sur l'équation d'état de Elliott-Suresh-Donohue dont les paramètres sont calculés à l'aide des coordonnées critiques de Somayajulu. Les résultats des calculs de pressions de bulle et de volumes molaires sont améliorés par l'utilisation de corrélations pour les coefficients d'interactions binaires méthane - ester et méthane - aromatique ainsi que pour les translations de volume. Nous obtenons ainsi un modèle permettant de restituer les pressions de bulle et les volumes molaires des mélanges fluide de gisement - fluide de forage avec des précisions respectives de 16% et de 6%.

Cette etude concerne l'evolution des proprietes rheologiques et thermodynamiques des boues de forage a emulsion inverse dans les conditions d'exploitation d'un puits (en pression et temperature). Les caracteristiques de ces fluides sont mesurees, un programme de calcul des pertes de charge est etabli et differents modeles numeriques sont proposes. En combinant les lois de variation de la viscosite et de la masse specifique avec les parametres en evolution, on peut prevoir la repartition des pressions tout au long du puits

Matière première abondante, de faible coût et de fonctionnalisation aisée, l'amidon présente des caractéristiques qui en font un précurseur très compétitif pour son application dans le secteur pétrolier. A l'état natif l'amidon possède de bonnes propriétés rhéologiques toutefois dépendantes de son origine et des contraintes extérieures qu'il subit. Afin de pallier une telle dépendance, une solution consiste à modifier chimiquement le grain d'amidon. L'étude a porté sur les relations entre structure et propriétés physico-chimiques, rhéologiques et de filtration d'amidons de pomme de terre ; ils sont hydroxypropylés et/ou réticulés avant ou après la température de gélatinisation. Les échantillons ont été caractérisés en terme de capacité de gonflement, de taille de particules et de masse molaire. Leur structure a été observée par microscopie optique et à balayage par cryo-fracture. Nous avons montré que les propriétés rhéologiques des suspensions d'amidon modifié étaient directement liées aux caractéristiques physico-chimiques. Elles sont gouvernées par les paramètres de déformabilité et de rigidité des particules. La détermination des relations structure / propriétés a permis l'utilisation de ces dérivés pour l'application désirée. Les échantillons ont alors été soumis à des conditions sévères de température (140ʿC - 160ʿC), de cisaillement (16 000 tr/min) et de salinité (CaCl2, 1M). Nous avons montré que les propriétés physico-chimiques d'un système réticulé avant la température de gélatinisation étaient plus stables que celles d'un amidon réticulé après gélatinisation. Enfin, une formulation de fluide de forage a été étudiée. Les résultats de filtration ont montré une augmentation de la porosité des cakes en présence de grains ou de fragments réticulés. En revanche, la stabilité de ces systèmes et leur solubilisation partielle à hautes températures en font des dérivés compétitifs. Ainsi, des mélanges amidon non réticulé / amidon réticulé permettent une meilleure imperméabilisation du cake entre 25ʿC et 140ʿC. Par ailleurs, les filtrats ont été caractérisés par chromatographie d'exclusion stérique afin de quantifier les fractions de polymères susceptibles d'endommager les abords du puits.

Malgré les efforts de recherche importants qui ont été faits sur les mécanismes des phénomènes des surpressions / dépressions dans les annulaires de puits pétroliers au cours des manœuvres tubulaires, ces phènoménes restent moins connues. Nous avons réalisé de nombreuses mesures à l'aide d'un montage de laboratoire tout à fait original,tout en simulant des manœuvres,on mesure les surpressions / dépressions dans la cavité. Ces mesures ont été effectuées sur des différents paramètres opératoires,ainsi que sur différents types de fluides Newtonians et non-Newtoniens et sur l'influence de la thixotropie et de la salinité des fluides non-Newtoniens. Où les valeurs de mesures dépendent nettement de l'état physico-chimique instantané des structures de suspensions Cette étude a montré l'importance de la précision des caractéristiques rhéologiques et la nécessité d'un modèle rhéologique précis. Un modèle rhéologique adapté a été mis au point et utilisé avec beaucoup de succès L’hypothèse de l'égalité entre des surpressions et dépressions n'est pas toujours valable sur une grande gamme des conditions opératoires,le phénomène de pistonage peut engendrer facilement ,le problème devient alors assez compliqué. Ainsi, parmi les trois mécanismes simples à l'origine de ces pressions qui sont les forces visqueuses ,l'inertie et le gel,celui des forces visqueuses reste le mécanisme le plus important. Les gradients de ces pressions sont des fonctions quasi linéaires de la profondeur pour des régimes d'écoulement permanent. En fin,les valeurs théoriques des facteurs de frottement des écoulements de fluides établis dans l'espace annulaire sont sous-estimés. Nous proposons une relation f-Re à une valeur égale à 36. La formule classique du nombre de Reynolds généralisé de Dodge et Metmer est modifiée pour le cas de ce genre d'études.

Les fluides de forage à base d’huile sont utilisés lors d’opérations de forage off-shore. Ils permettent de lubrifier l’outil de forage, d’évacuer les déblais ainsi que de maintenir une pression hydrostatique dans le puits. Avec des forages off-shore de plus en plus profonds, les conditions thermodynamiques sont réunies (haute pression et basse température) pour la formation d’hydrates de gaz dans les fluides de forage. L’analyse calorimétrique différentielle sous haute pression est une technique qui a fait ses preuves pour l’étude de l’équilibre thermodynamique du système triphasique gaz – eau – hydrate. Elle a été retenue pour étudier la cinétique de formation d’hydrates car elle est particulièrement bien adaptée aux milieux dispersés complexes. Une étude a été menée en faisant varier la pression de 11 à 40 MPa, le degré de sous-refroidissement de 14 à 30 K et en étudiant la formation d’hydrates dans trois fluides de composition différente. L’étude expérimentale a mis en évidence l’effet des paramètres cinétiques étudiés. L’utilisation de modèles classiques a permis de représenter les résultats expérimentaux pour des faibles et des fortes forces motrices. On a ensuite développé un modèle cinétique qui combine la théorie de la cristallisation, l’aspect statistique de la nucléation et les bilans de matière sur les espèces présentes dans le système
Oil based drilling fluids are used in offshore drilling operations to cool and lubricate the drilling bit, to transport the cuttings to the surface and to maintain the hydrostatic pressure in the well. With the increasing depth of offshore drilling, the thermodynamic conditions (high pressure and low temperature) are favourable to the formation of gas hydrates in the water-in-oil emulsions contained in the fluids. High pressure Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a proven technique for the study of thermodynamic equilibrium of the system gas - water - hydrate. DSC was chosen to study the kinetics of hydrate formation because it is particularly well adapted to complex dispersed media. A study was curried out at variable pressure from 11 to 40 MPa and at variable sub-cooling degree from 14 to 30 K. Hydrate formation kinetics was studied in four fluids of different compositions. Performed experiences highlight the effect of different kinetic parameters. T he use of classic models allowed representing the experimental results for low and high driving forces. Furthermore, we developed a kinetic model which combines the theory of the crystallization, the statistical aspect of nucleation and the mass balance on different components of the drilling fluid

Certains travaux en souterrain du genie civil sont de gros consommateurs de boue de forage dont le constituant principal est la bentonite. Cette boue est un outil a part entiere. Elle permet de stabiliser la paroi lors du creusement et de transporter les deblais excaves. L'apparente simplicite du terme bentonite dissimule une realite particulierement complexe et une grande diversite de produits. L'objectif de ce travail experimental est d'identifier d'une part les proprietes mineralogiques et physico-chimiques de differentes bentonites industrielles, d'autre part de caracteriser les proprietes rheologiques des suspensions resultantes, et enfin d'etudier leurs conditions d'ecoulement en conduites cylindriques circulaires et annulaires, en regimes transitoires et etablis. L'etude mineralogique classique repose sur des essais de drx et atd/atg, des analyses chimiques et granulometriques, les mesures de cec. Nous avons defini deux protocoles de caracterisation rheometrique utilisant les essais d'ecoulement, de fluage et d'oscillation. Pour etudier les ecoulements en conduites cylindriques, nous avons developpe une boucle experimentale de marinage dont l'instrumentation permet des mesures de pression (capteurs a membrane affleurante) et l'obtention de profils de vitesse (velocimetrie ultrasonore). Parallelement aux cinetiques rapides de destructuration et de restructuration deja observees par d'autres auteurs, ce travail met en evidence l'existence de cinetiques lentes de destructuration et de restructuration sous cisaillement. Ces cinetiques peuvent etre une fonction croissante ou decroissante de la vitesse de cisaillement. Les bentonites etudiees ont pu etre classees en deux familles suivant leurs caracteristiques physico-chimiques et rheologiques. La simulation de differentes interactions boue-terrain a montre l'influence de la nature du terrain traverse. L'ensemble de ce travail degage le role primordial de l'eau sur l'organisation structurelle des suspensions de bentonites.

La première partie constitue une analyse bibliographique, composée de cinq chapitres: rôle de la boue de forage et composition; caractéristiques des boues de forage et rhéologie; rhéologie des autres boues (laitiers de ciment, vases. . . ); méthodes et appareils de mesure en forage pétrolier; le rhéogoniomètre de Weissenberg et les autres rhéomètres de laboratoire. La deuxième partie, décrit le travail expérimental sur l'étude du comportement rhéologique de la bentonite du Wyoming employée pour la fabrication des fluides de forage; et de la bentonite verte intéressant plus particulièrement les problèmes d'étanchéité. En comportement rhéologique monotone régime permanent, les boues étudiées présentent un comportement non newtonien avec existence d'un seuil d'écoulement. A partir des courbes d'ecoulement, nous avons déduit la viscosité apparente, la viscosite plastique et le seuil d'écoulement. L'évolution de ces paramètres en fonction de la concentration en bentonite a été étudiée. La salinité entraine une dégradation des différents paramètres rhéologiques de la boue étudiée. Pour déterminer directement le seuil d'écoulement, nous avons utilisé comme méthode directe le Vane test. Pour mettre en évidence le caractère thixotrope (propriétés temporelles) des deux boues, nous avons étudié d'une part le comportement cyclique (méthode d'hystérésis) de la boue à l'aide de la géométrie cône-plan à vitesse imposée, et d'autre part l'évolution de la cohésion en fonction du temps de repos à l'aide du Vane-test. La bentonite du Wyoming est stable et homogène. En revanche, la bentonite verte ne se stabilise pas et présente un comportement plus complexe

Etude cinetique complete en solution de la sulfonatation du polynorbornene; la reaction a ete developpee a des etats plus concentres susceptibles de transposition industielle "en suspension" et en "masse". Analyse structurale par spectroscopie ir. Selon le taux de sulfonation, on peut distinguer 3 types de materiaux: ionomeres (10%), hydrophiles (50%), hydrosolubles(50%) dont les proprietes mecaniques, thermiques et thermodynamiques ont ete evaluees soit en solution, soit a l'etat solide. Comparaison avec des produits similaires et depot d'un brevet

L'étude réalisée dans le cadre de la thèse est une étude comparative des propriétés physico-chimique, rhéologiques et de filtration d'une argile tunisienne et de la bentonite du Wyoming prise comme référence, vu sa grande utilisation dans le domaine des boues de forage. L'étude des propriétés physico-chimique des deux argiles a permis de montrer que la différence entre la bentonite du Wyoming et l'argile tunisienne est la présence de 13%d'illite. Les résultats de l'étude comparative des propriétés rhéologiques et de filtration des deux argiles montrent que le comportement de celles-ci est qualitativement le même et que la différence est plutôt quantitative au niveau des valeurs des paramètres étudiés. Une des originalités de ce travail réside dans l'utilisation de la microscopie analytique dans l'étude des argiles, cette étude a révélé l'extrême sensibilité des liaisons et des niveaux électroniques de l'oxygène dans l'argile à des sollicitations macroscopiques
The study carried out within the thesis is a comparative physicochemical, rheological and filtration studies of a Tunisian clay and the Wyoming bentonite taken as reference, because of its great use as the drilling fluid. The two clays physicochemical results show that the difference between the Wyoming bentonite and the Tunisian clay is the 13% of illite presence. The comparative rheological and filtration studies led to the following conclusions: qualitatively, the same rheological and filtration parameters behaviour is observed for the two clays however, the difference observed was rather quantitative at the value level. One of the originalities of this work resides in the use of the analytical microscopy in the clays studies, the results revealed the extreme sensitivity of the clay's oxygen's connections and the electronic levels to macroscopic requests

Cette étude porte sur les potentialités d'application d'un nouveau polysaccharide bactérien, le gellane, dans un secteur demandeur d'agents viscosifiants non polluants, les fluides de forage à base d'eau. Les connaissances sur la production bactérienne du gellane étant limitées, nous avons étudié en premier lieu cette biosynthèse et l'importance de certains paramètres sur la production et les caractéristiques physico-chimiques de ce polymère. Parmi ceux-ci, les conditions hydrodynamiques de fermentation ont été particulièrement étudiées car la production d'un exopolysaccharique provoque une forte augmentation de la viscosité du mout de culture et l'apparition d'effets rhéofluidifiants prononcés. Des fermentations réalisées avec des modules d'agitation différents (ruban hélicoïdal, turbines Rushton et centripète), avec une limitation en azote ou avec un apport supplémentaire d'oxygène ont montré que le transfert d'oxygène est un paramètre clef de la production de gellane. De plus, ces expériences ont permis d'acquérir de nombreuses connaissances sur la physiologie de la bactérie productrice Auromonas elodea et sur les cinétiques de production. Parallèlement, les résultats montrent que les conditions hydrodynamiques d'agitation les plus homogènes conduisent à l'obtention d'un polymère de masse molaire plus élevée. En outre, le transfert d'oxygène n'influe pas sur la masse molaire du produit mais les fermentations les plus limitées ont donné des polymères plus substitués. Finalement, le gellane natif s'avère être très intéressant en tant que réducteur de filtrat et agent thixotrope pour les applications en fluide de forage. Il présente des potentialités analogues à celles des produits semi-synthétiques couramment utilisés, mais il est moins sensible aux ions divalents et apporte aux fluides un caractère thixotrope très recherché

O aumento da procura pela reabilitação de rebordos desdentados com cirurgias reconstrutivas e implantes osseointegráveis, faz com que se torne necessário um estudo mais detalhado das características anatômicas dos ossos maxilares e suas possíveis variações. Neste contexto, a fixação zigomática é uma alternativa aos enxertos ósseos para a reabilitação de rebordos maxilares atróficos, onde altura e largura da crista óssea insuficientes impedem a instalação de implantes convencionais. As variações da anatomia do osso zigomático indicam a necessidade de um planejamento tridimensional. O exame por tomografia computadorizada de feixe-cônico (TCFC) se mostra adequado para exame das estruturas ósseas maxilofaciais e ainda apresenta vantagens como baixo custo e menor dose de radiação quando comparada à tomografia computadorizada helicoidal. Este estudo, composto de duas amostras independentes, se propôs a avaliar aspectos relacionados à anatomia do osso zigomático (OZ) e, mais especificamente, o forame zigomático-facial (FZF), em pacientes e em crânios macerados. Em um primeiro momento, foram avaliadas, retrospectivamente, imagens de TCFC de 40 pacientes (80 ossos zigomáticos), obtidas pelo aparelho i-CAT Classic®. Foram observados a presença e número do FZF, quando presente; avaliada a espessura média do OZ e delimitada uma região no osso zigomático a partir de pontos antropométricos Jugale (Ju) e Zigomaxilare (Zm), para dimensionar o local de inserção de implantes zigomáticos, em valores de área e volume. A incidência de um único forame foi observada em 40% dos ossos zigomáticos (n=32), dois forames em 20% (n=16), e três em 3,75% dos OZs (n=3). Em 36,25% dos ossos zigomáticos (n=29), o forame estava ausente. A espessura média do OZ encontrada foi de 10,3mm, variando de 5,45mm a 16,8mm. A área e volume médios para instalação de implantes zigomáticos foi de 147,93mm2 e 1102,9 mm3, respectivamente. Em um segundo momento, foram estudados 151 crânios macerados, totalizando 302 ossos zigomáticos, quanto à presença e número do FZF, quando presente, e a incidência encontrada foi de um forame em 44% dos ossos zigomáticos (n=133), dois forames em 28% (n=86), e três em 8% dos OZ (n=24). Em 19% dos ossos zigomáticos (n=57), o forame estava ausente e em 2 casos apenas haviam quatro forames (1%). Destes 151 crânios, 20 foram selecionados aleatoriamente para mensuração do diâmetro desses FZF, e posteriormente os mesmos foram submetidos à TCFC para que se avaliasse a acurácia deste exame em mostrar esta estrutura anatômica (FZF). A média de diâmetro encontrada foi de 0,57mm (±0,27mm). Todos os forames, mesmo os de menor calibre puderam ser observados nos cortes tomográficos. Os resultados levam a concluir que o exame tridimensional do osso zigomático é de extrema importância quando se pretende intervir nesta região, dada a sua variabilidade anatômica, e que a tomografia computadorizada de feixe cônico se mostrou adequada para esta finalidade.
The increased demand for rehabilitation of edentulous ridges with reconstructive surgery and dental implants, does it become necessary a more detailed study of the anatomical features of the jaws and their possible variations. In this context, the zygomatic implants are an alternative to bone grafting in the rehabilitation of atrophic maxillary ridges, where insufficient height and width of the bony crest prevent the installation of conventional implants. The variation in the anatomy of the zygomatic bone indicates the need for a three-dimensional planning system. Examination by cone-beam computed tomography scan is more appropriate for a thorough examination of the maxilofacial structures and has advantages as low cost and less radiation dose compared with convencional computed tomography. This study, composed of two independent samples, aimed to evaluate aspects related to the anatomy of the zygomatic bone and more specifically, the zygomatic-facial foramen in patients and in macerated skulls. At first, were evaluated, retrospectively, the CBCT images of 40 patients (80 zygomatic bones), obtained by the apparatus i-CAT Classic®. Were observed the presence and number of ZFF, when present, evaluated the average thickness of ZB and mapped an area on the zygomatic bone from anthropometric points Jugale and Zigomaxilare to scale the approximate area of insertion of zygomatic implants, in area values and volume. The incidence of a single foramen was found in 40% of zygomatic bone (n = 32), two foramen in 20% (n = 16) and three at 3.75% ZB (n = 3). In 36.25% of the zygomatic bone (n = 29), the foramen was absent. The average thickness of ZB was found to be 10.3 mm, ranging from 5.45 mm to 16.8 mm. The average area and volume for installation of zygomatic implants was 147.93 mm2 mm3 and 1102.9, respectively. In a second step, were studied 151 macerated skulls, totaling 302 zygomatic bones regarding to the presence and number of ZFF were evaluated, when present, and the incidence found was a foramen in 44% of the zygomatic bone (n = 133), two foramina in 28 % (n = 86) and three in 8% of ZB (n = 24). In 19% of zygomatic bone (n = 57) the foramen was absent and in only 2 cases had four foramen (1%). Of these 151 skulls, 20 were randomly selected for measuring the diameter of ZFF, and later they were submitted to CBCT in order to assess the accuracy of this exame to show this anatomical structure (ZFF). The average diameter was found to be 0.57 mm (± 0.27 mm). All foramen, even with smaller diameters were observed in tomography slices. The results support a conclusion that the tridimensional exam of the zygomatic bone is extremely important when it intends to intervene in this region, in view of the anatomical variability, and that the CBCT is more suitable for this purpose.

Thesis (M.A.)--Kent State University, 2010.
Title from PDF t.p. (viewed Apr. 28, 2010). Advisor: C. Owen Lovejoy. Keywords: foramen magnum; human evolution; locomotion; bats. Includes bibliographical references (p. 36-42).

La déshydratation électro-osmotique (DEO) de boues d’épuration biologique agro-industrielle et urbaine et l’électrofiltration de boues de forage ont été étudiées dans une cellule de filtration simulant un filtre-presse industriel. Ce travail de thèse s’est focalisé sur l’influence du conditionnement chimique sur les performances des procédés, sur l’étude de plusieurs configurations des équipements et sur l’optimisation des conditions opératoires. L’influence du pH, de la salinité et du conditionnement chimique sur la DEO de la boue d’épuration agro-industrielle a été étudiée. Ce travail a montré un impact important de la concentration en électrolytes sur le procédé et notamment qu’une forte salinité est préjudiciable à la DEO. Les ions hydroniums et hydroxydes produits aux électrodes modifient le déroulement du procédé de DEO. L’ajout de polymères coagulant/floculant n’a pas un effet significatif sur la DEO aux concentrations généralement utilisées dans les unités d’épuration biologique. Une étude paramétrique a été réalisée pour optimiser le procédé de déshydratation électroosmotique des boues d’épuration biologique. Ainsi, les travaux ont comparé diverses configurations de la cellule filtration (un ou deux côtés drainants, le matériau d’électrode, l’épaisseur initiale du gâteau, et le positionnement de la toile filtrante). Les paramètres opératoires suivants ont été testés: la pression de compression, la puissance électrique, le régime électrique, et le moment d’application du courant. L’électrofiltration de boues de forage à 40 A/m², a permis d’accélérer par 4,0-4,6 fois la vitesse de filtration sans champ électrique avec 0,05-0,13 kWh/kg eau extrait supplémentaire. Ce travail présente notamment un dispositif d’électrofiltation équipé d’un système de recirculation de l’eau permettant d’éviter la contamination du gâteau de filtration par les produits d’électrolyse de l’eau
Pressurized electro-osmotic dewatering (PEOD) of three sewage sludges and electrofiltration of waste drilling mud were studied with a laboratory chamber simulating closely an industrial filter-press. This work focuses on the influence of conditioning on the electro-dewatering, the comparison between different cell configurations and the process parameters optimization. The influence of pH, salt and polyelectrolytes on the electro-osmotic dewatering of agroindustrial sludge was studied. It was shown the strong impact of the electrolyte concentration on the process and notably that a high salt concentration is detrimental to the electrodewatering. The electrolytic hydroxide and hydronium ions formed at the electrodes change the course of the electro-dewatering. The addition of polymeric coagulants or flocculants has not significant influence on the PEOD of the sludge for the concentrations usually employed in sewage plants. A laboratory parametric study was also carried out in order to optimize the electro-osmotic dewatering. Various cell configurations (with one or two drainage sides, electrode material, initial cake thickness, and electrode/filter cloth position) were compared. The following process parameters were also studied: mechanical pressure, power supply, electrical mode, and timing of current application. The electrofiltration of waste drilling mud at 40 A/m² accelerated by 4. 0-4. 6 times the filtration rate without electric field with 0. 05-0. 13 kWh/kg supplementary removed water. The use of a laboratory cell able to remove electrolysis products generated at the electrodes allows maintaining a constant pH in the filter cake during the electrofiltration

Le séchage des boues d'épuration est un problème environnemental actuel, qui n'est pas suffisamment décrit dans la littérature. Par conséquent, ce travail représente une étude numérique des transferts de chaleur et de masse lors du séchage solaire des boues d’épuration. Cette boue est assimilée à un milieu poreux et exposée à un écoulement laminaire de convection forcée à l'intérieur d'un canal horizontal. Les transferts dans le canal et le milieu poreux sont décrits respectivement par les équations classiques de la convection forcée et par le modèle de Darcy-Brinkman-Forchheimer. Une méthode implicite aux différences finies est utilisée pour discrétiser le système d'équations différentielles régissant les transferts. Les systèmes algébriques obtenus sont résolus en utilisant les algorithmes de Gauss, Thomas et Gauss-Seidel. Afin de déterminer la vitesse de séchage, nous associons à ces équations un modèle de cinétique de séchage. Ce modèle est basé sur le concept de la courbe caractéristique. Nous avons particulièrement étudié les effets des conditions climatiques et des conditions relatives à la boue sur les évolutions spatio-temporelles des nombres caractéristiques des transferts ainsi que sur la cinétique de séchage. Le travail est complété par des simulations en utilisant des données météorologiques réelles de la région de Tataouine au sud de la Tunisie. Ces données ont subi un traitement statistique à l’aide de la méthode de Liu et Jordan afin de déterminer la journée type de chaque mois. L’étude de rentabilité du séchoir a montré que la période estivale est la période optimale pour le séchage
The drying of sewage sludge is a current environmental problem, not sufficiently described in the literature. Hence, the aim of this work is a numerical study of heat and mass transfers during solar drying of residual sludge. This sludge is assimilated to a porous medium and exposed to a forced convection laminar flow within a horizontal channel. The transfers in the channel and the porous medium are respectively described by the classic equations of forced convection and the Darcy-Brinkman-Forchheimer model. The implicit finite difference method is used to discretize the governing differential equation system. The algebraic systems obtained are solved using the Gauss, Thomas and Gauss-Seidel algorithms. To determine the drying rate, we associate a drying kinetics model. This model is based on the concept of the characteristic curve. We particularly studied the effects of climatic conditions (temperature, velocity and relative humidity of the ambient air as well as the solar radiation intensity) and the conditions relating to the sludge on the spatio-temporal evolutions of the transfers characteristic numbers as well as on drying kinetics. This work is completed by simulations using meteorological data from the Tataouine region in southern Tunisia. These data were statistically processed using the Liu and Jordan method to determine the typical day of each month. The rentability study of the dryer show that the summer period is the optimum period for drying

Les besoins énergétiques mondiaux sont principalement satisfaits par l’utilisation de ressources fossiles telles que le pétrole, le charbon ou le gaz. L’utilisation de ces ressources fossiles dans le domaine de l’énergie ou de l’industrie chimique entraine une forte accumulation de CO2 dans l’atmosphère et provoque des dérèglements climatiques. En plus de poser un problème écologique majeur, ces ressources fossiles ne sont pas renouvelables et poseront un problème de disponibilités à terme. Pour parer à ces difficultés, une solution envisageable est de limiter, voire de stopper l’utilisation des ressources fossiles au profit de sources carbonées renouvelables telles que le CO2 ou la biomasse. Ces ressources pourrait être utilisées comme source de produits chimiques et / ou pour le stockage des énergies intermittentes. Ces utilisations requièrent la transformation de composés oxygénés comportant des liaisons C=O (comme CO2) et C−O (comme la biomasse) et demandent un apport d’énergie dans des réactions de réduction. Peu de réducteurs sont compatibles avec cette utilisation qui nécessite l’emploi de composés à la fois renouvelables et ayant un potentiel rédox adapté à la réduction de liaisons C–O. Ce sont essentiellement le dihydrogène et l’acide formique. Dans ce contexte, le présent travail doctoral se propose de définir et de répondre au cahier des charges d’un réducteur renouvelable. En premier lieu, l’utilisation des formiates de silicium est explorée, à travers des réactions mimant le comportement d’hydrosilanes. Cette stratégie est mise à profit dans des réactions de couplages déshydrogénant et pour la réduction de cétones par hydrosilylation par transfert. Enfin, ce concept est transposé à l’hydroboration par transfert avec l’utilisation de composés mono formiates de bore et d’un catalyseur mettant en jeu un ligand participatif. Les formiates de bore et de silicium apparaissent ainsi comme des réducteurs renouvelables attrayants, qui combinent une source d’hydrure renouvelable (l’acide formique) avec un élément oxophile du groupe principal dont les propriétés stéréo-électroniques sont facilement modulables
Global energy needs are mostly covered by the use of fossil fuels such as oil, coal or gas. The use of these fossil resources in the field of energy or the chemical industry causes a high accumulation of CO2 in the atmosphere and causes climatic disturbances. In addition to posing a major ecological problem, these fossil resources are not renewable and will pose a problem of availability in the long term. To overcome these difficulties, one possible solution is to limit or even stop the use of fossil resources in favor of renewable carbon sources such as CO2 or biomass. These resources could be used as a source of chemicals and / or storage of intermittent energies. These uses require the conversion of oxygenates with C=O (such as CO2) and C–O (such as biomass) and require energy input into reduction reactions. Few reducers are compatible with this use which requires the use of compounds both renewable and having a redox potential adapted to the reduction of C–O bonds. These are essentially dihydrogen and formic acid. In this context, this doctoral work aims to define and meet the specifications of a renewable reducer. In the first place, the use of silyl formates is explored, through reactions mimicking the behavior of hydrosilanes. This strategy is used in dehydrogenating coupling reactions and for the reduction of ketones by transfer hydrosilylation. Finally, this concept is transposed to transfer hydroboration with the use of boryl mono formate compounds and a catalyst involving a participative ligand. The boryl and silyl formates thus appear as attractive renewable reducers, which combine a source of renewable hydride (formic acid) with an oxophilic element of the main group whose stereo-electronic properties are easily adjustable

Le procede associant forgeage a chaud et decrepitation a l'hydrogene, s'inscrit dans la perspective de commercialiser prochainement et a un prix raisonnable, des poudres anisotropes et coercitives de neodyme-fer-bore pour aimants lies. Le forgeage a chaud est utilise sur l'alliage semi-solide, pour la premiere fois et avec succes dans la gamme des tres grandes vitesses de deformation (superieures a 100 par seconde) pour fabriquer un aimant massif. La coercitivite est issue de la reduction de taille des grains de phase magnetique neodyme deux-fer quatorze-bore. L'anisotropie magnetique provient d'une texture de fibre des axes c (axes de facile aimantation) de ces grains, selon la direction de forgeage, etudiee par diffraction neutronique. La decrepitation a l'hydrogene est un broyage chimique de l'aimant massif pour produire une poudre aux proprietes identiques. Une etude de la rheologie correle ensuite les proprietes d'aimant de l'alliage a son comportement mecanique a travers quatre parametres influents : la fraction volumique de liquide, la temperature de forgeage, la vitesse de deformation et la deformation finale. En elargissant l'etude aux plus faibles vitesses, deux regimes de deformation sont mis en evidence. La phase magnetique presente une transition de l'etat fragile a l'etat ductile, entre 900 et 1000 degres celsius accompagnee d'une augmentation de l'anisotropie magnetique de l'aimant et d'une diminution de la coercitivite. Les meilleurs aimants, de produit energetique de 191 kilojoules par metre cube sont obtenus a l'etat fragile. Par un controle precis des traitements d'hydruration et de desorption de l'hydrogene sous vide, a haute temperature, les proprietes du precurseur massif sont restaurees dans la poudre, ouvrant ainsi la voie a un procede combine dont la faisabilite industrielle est demontree dans cette etude, sur des lopins forges de 2. 3 kilogrammes.

For ninety years we have known that our universe is in expansion. Cosmological data favor an unknown form of intrinsic and fundamental uniform energy contributing approximately 68% of the total energy budget in the current epoch. The simplest proposal in accordance with observations is the standard cosmological model consisting of a small but positive cosmological constant producing a gravitational repulsive effect driving the accelerated expansion. In standard cosmology general relativity is assumed as the theory for gravity, which in turn predicts that a sufficiently compact mass can deform spacetime and form a black hole. At a mathematical level, these objects are considered vacuum solutions described by very few parameters. For instance, a stationary black hole solution is completely described by its mass, angular momentum, and electric charge; and two black holes that share the same values for these parameters, are indistinguishable from one another. On the basis of the usual metrics describing black holes, it is generally believed that all contained matter is localized in the center or, if rotating, on an infinitely thin ring. Recent approaches challenge this unintuitive assumption and consider matter just spread throughout the interior. Clearly, this begs for a quantum description in curved space. In past years, a novel approach established a new bridge between quantum information and the physics of black holes when an intriguing proposal was made: black holes could possibly be understood as Bose—Einstein condensates of soft interacting but densely packed gravitons. The aim of this thesis is to discuss how to construct a graviton condensate structure on top of a classical gravitational field describing black holes. A necessary parameter to be introduced for this analogy is a chemical potential which we discuss how to incorporate within general relativity. Next we search for solutions and, employing some very plausible assumptions, we find out that the condensate vanishes outside the horizon but is non-zero in its interior. These results can be extended easily to a Reissner—Nordström black hole. In fact, we find that the phenomenon seems to be rather generic and is associated with the presence of a horizon, acting as a confining potential. In order to see whether a Bose— Einstein condensate is preferred, we use the Brown—York quasilocal energy, finding that a condensate is energetically favourable in all cases in the classically forbidden region. The Brown—York quasilocal energy also allows us to derive a quasilocal potential, whose consequences allow us to suggest a possible mechanism to generate a graviton condensate in black holes. On the contrary, this is not the case for any kind of horizons; for instance, this mechanism appears not to be feasible in order to generate a quantum condensate behind the cosmological de Sitter horizon. Furthermore, when a pair of black holes merge, an immense amount of energy should be given off as gravitational waves. Their wave forms have been recently confirmed to be perfectly described by general relativity. We discuss why for low frequency gravitational waves aimed to be detected by astrophysical PTA observations the fact that propagation should take place over an expanding (approximately globally de Sitter) spacetime should be taken into account. In this manner, harmonic waves produced in such mergers would become anharmonic when measured by cosmological observers. This effect is tiny but appears to be observable for gravitational waves to which PTA are sensitive. Therefore we have characterized modifications to the expected signal, and how it is related to the source and pulsar characteristics that are employed by the IPTA collaboration. If the cosmological constant were an intrinsic property, this experiment would be capable of confirming the relevance of lambda at redshift z < 1.
El objetivo de la presente tesis es profundizar en diversos aspectos de la física de los agujeros negros. Tanto en lo que respecta a sus características constitutivas fundamentales, su "estructura" interna, como a la posibilidad de observar o detectar mediante observaciones astrofísicas ciertos efectos producto de su dinámica. Por un lado, hemos seguido las ideas de Dvali, Gómez et al. quienes han sugerido la posibilidad de que un agujero negro sea un condensado de Bose—Einstein de gravitones débilmente interactuantes. En nuestro caso hemos estudiado la existencia de este tipo de soluciones sobre diferentes métricas de agujero negro (Schwarzschild y Reissner— Nordström) que actuarían como potencial confinante para dichos condensados. Un parámetro necesario para ello, es el equivalente a un potencial químico que debe ser incorporado a la relatividad general. Cabe destacar que la solución encontrada puede ser interpretada como la función de campo medio del condensado. Además resulta fuertemente ligada a la estructura clásica de la métrica que la sustenta. Por otro lado, es bien sabido que la aceleración de cuerpos muy masivos producen perturbaciones de tipo onda en el espaciotiempo. Son de nuestro interés las ondas gravitatorias de baja frecuencia, provenientes de la colisión de agujeros negros supermasivos y que deberían poder ser detectadas mediante sistemas de púlsares (Pulsar Timing Arrays). De acuerdo a una línea de investigación desarrollada por Espriu et al. la presencian de una constante cosmológica podría tener un efecto en la propagación y por lo tanto en la detección por parte de la colaboración IPTA de estas ondas. En la presente tesis hemos generalizado el método para incluir diferentes tipos de materia (relativista y no relativista) además de la constante cosmológica. Del análisis se deriva que el efecto depende sensiblemente del valor de la constante de Hubble (que engloba todos los tipos de materia presentes). Continuando dicha línea, hemos caracterizado detalladamente el efecto en su dependencia con los parámetros cosmológicas y las distancias involucradas, y cómo podría ser hallado. Esperamos que nuestros resultados puedan contribuir a una definitiva detección por IPTA.

Les propriétés de filtration de fluides de forage modèles composés d'eau, d'argile, d'électrolytes (nacl, cacl2 et kcl) et de polymères (carboxymethylcellulose et ter polymère sulfone) ont été étudiées en condition statique et dynamique sur papier filtre et tranches de roches. Les expériences de filtration, combinées à l'observation des cakes par cryomicroscopie à balayage et microscopie électronique à transmission, mettent en évidence l'importance de la taille et la forme des particules d'argiles, ainsi que leur mode d'association en suspension, sur la texture du cake, sa perméabilité et ses propriétés de relaxation. Ces paramètres dépendent de la nature de l'électrolyte. Le polymère réduit la perméabilité du cake en améliorant la dispersion de l'argile en suspension, mais surtout en colmatant le réseau poreux par ses propriétés d'auto-agrégation. Le mode de dépôt en dynamique est lie à l'état d'agrégation de la suspension au départ, sa polydispersite et sa sensibilité au cisaillement ainsi qu'à la perméabilité du cake construit dans les premiers instants de la filtration. Dans tous les cas, le processus de croissance du cake est ralenti et on obtient des volumes de filtrat plus élevés qu'en statique. Le cisaillement a deux effets: d'une part dissocier les agrégats lâches présents en suspension et d'autre part exercer un tri granulométrique des particules dans le cas d'une suspension polydispersée. À fort gradient de cisaillement on obtient rapidement un cake fin d'épaisseur constante. L’épaisseur de ce cake limite dépend de la fraction de petites particules présentes en suspension, ou susceptibles d'être formées par dissociation d'agrégats lâches sous l'action du cisaillement. La perméabilité du cake limite forme en dynamique est, comme en statique, conditionnée par la taille et la forme des particules qui le constituent ou par la présence d'un polymère réducteur de filtrat. Les filtrations réalisées sur un grès de fontainebleau permettent de visualiser le cake interne et de préciser les risques d'endommagement d'une roche réservoir par le fluide de forage