La production froide des huiles lourdes avec production conjointe de sable a été utilisée avec succès dans les formations peu consolidées de l'Alberta. Il existe un lien très net entre la production de sable et la production d'huile, mais les mécanismes mis en jeu sont complexes. Une cellule expérimentale a été conçue à l'IFP afin de visualiser les phénomènes d'érosion associés. Les résultats obtenus permettent de différencier deux schémas d'érosion selon les conditions d'essais: venue massive de sable avec baisse de densité dans un secteur de la couche de sable ou formation d'une cavité. Les conditions in-situ, forte densité relative et forte pression de confinement, orientent vers l'hypothèse du développement de cavités. La modélisation numérique du problème d'érosion proposée dans le cadre de cette thèse a pour originalité de considérer deux modèles mécaniques distincts en interaction pour représenter le réservoir d'une part et le mélange sable/huile (slurry) en écoulement d'autre part. Un algorithme spécifique a été défini et testé avec succès dans un cas unidimensionnel, puis dans le cas d'une configuration plane.

Le SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) est un procédé de récupération des huiles lourdes qui remporte énormément de succès, en particulier pour le bitume. Le SAGD génère des interactions complexes entre la géomécanique et les écoulements polyphasiques en milieux poreux. Dans ce procédé, l'injection de vapeur modifie la pression et de la température dans le réservoir, ce qui peut augmenter ou diminuer les contraintes effectives dans le réservoir. La quantification de l'état de contrainte et déformation dans le réservoir est essentielle pour effectuer un bon pronostic de la productivité du réservoir, pour vérifier l'intégrité de la couverture et les risques de fracturation hydraulique, et également pour interpréter correctement la sismique 4D en termes d'évolution de la chambre de vapeur. Dans le procédé SAGD, les effets géomécaniques de l'injection de vapeur dans le réservoir sont liés aux écoulements de fluide.. Le couplage réservoir-géomécanique est un sujet de recherche important. Pour effectuer ce type de simulation, une solution consiste à utiliser un simulateur en éléments finis pour décrire la géomécanique et un simulateur en volumes finis pour décrire les écoulements. Dans cette thèse, une simulation couplée thermo-hydro-mécanique du SAGD a été effectuée à l'aide du simulateur de réservoir PumaFlow et du simulateur de géomécanique Abaqus. Les principaux thèmes étudiés dans cette étude ont été (1) la stratégie de couplage, (2) la géométrie du système et (3) le type de maillage utilisé. Ce travail a été effectué sur des cas synthétiques.