Le Zircaloy-4 utilisé comme matériau de gainage des combustibles nucléaires est trempé β puis filé sur aiguille dans le haut domaine α. La microstructure de trempe, qui conditionne les opérations de mise en forme ultérieures, se présente sous deux formes : vannerie ou colonies de lamelles parallèles. Ces dernières se fragmentent difficilement lorsqu'elles sont normales à l'effort de compression. La thèse étudie trois aspects de ce phénomène. Le premier concerne les conditions de trempe : temps d'homogénéisation dans le domaine β et vitesse de refroidissement. Une adaptation au Zircaloy-4 de l'essai Jominy montre que ces deux paramètres ont une influence décisive sur la taille des colonies (par l'intermédiaire de la taille des grains β) et sur l'épaisseur des lamelles. Le second présente des essais de compression selon trois directions orthogonales. La troisième passe fragmente les colonies qui ont résisté aux deux autres et affine sensiblement la microstructure. A 750°C en particulier, un cycle de trois passes permet d'obtenir des grains de 30 µm ; mais les meilleurs résultats sont obtenus à 650°C (grains de 17 µm) et à grande vitesse de déformation (grains de 10 µm).Dans le troisième, un modèle de plasticité cristalline tridimensionnel implémenté dans le code d'éléments finis ABAQUS simule le comportement des lamelles sous l'effet de la contrainte. Il prend en compte leur orientation cristallographique en plus de leur morphologie. Dans la plupart des cas, les lamelles s'incurvent dès le début de la déformation macroscopique du matériau, ce qui induit des localisations de la déformation.

Aujourd’hui, les processus historiques ayant entraînés la disparition des Néandertaliens sont encore mal connus. L’étude des industries lithiques des dernières populations néandertaliennes permet alors d’appréhender les traditions techniques de ces populations. L’analyse technologique du matériel lithique de trois niveaux châtelperroniens, contenus en séquence dans la grotte de Quinçay, nous a permis d’évaluer la nature et la signification des changements du registre technique lithique châtelperronien durant un temps long. Ici, la méthode de débitage laminaire est caractéristique. C’est un débitage unipolaire de lames par séries qui suit un rythme en deux temps sur une table de débitage anguleuse. Le débitage lamellaire est assez fréquent. Exécuté, le plus souvent, sur des nucléus prismatiques à lamelles, il suit une progression du débitage qui est oblique par rapport à l’axe de symétrie du volume. L’objectif de ce débitage lamellaire est similaire à celui du Protoaurignacien : obtenir des supports de grandes lamelles Dufour. À Quinçay, la stabilité du registre technique lithique d’un niveau à l’autre indique qu’il n’y a probablement pas eu de changements au cours du temps. Ainsi, nous pouvons envisager qu’il n’y a pas eu d’évolution progressive du Châtelperronien vers le Protoaurignacien. En revanche, nous devons envisager l’influence du Protoaurignacien sur le Châtelperronien. Ces groupes ont pu être en contact sur des lieux de faible intimité sociale, comme des lieux de passage, où seuls des produits finis sont observables. De ce fait, c’est bien l’idée de l’armature de projectile et le concept de lamelles retouchées qui se serait diffusée d’un groupe à l’autre. / Nowadays, historical processes leading to the demise of Neanderthals are still poorly understood. Studying the lithic industry of the last Neanderthal populations provides insights into the technical traditions of these populations.Lithic technological analysis of three Châtelperronian layers, preserved in sequence at the cave of Quinçay, allowed us to determine the origin and the signification of Châtelperronian technical system changes over a long time period.The method for blade production is characteristic. It is a unipolar debitage of blades in sequence, which follows a two-step rhythm on an angular flaking surface. Bladelet production is quite frequent. Carried out on prismatic bladelet cores, the retreat of the flaking surface is oblique to the volume’s axis of symmetry. The goal of this bladelet production is similar to the one of the Protoaurignacian : to obtain blanks for large Dufour bladelets.At Quinçay, the coherence of the lithic technical system from one layer to another suggests little to no change through time. Thus, we can consider that there was no progressive evolution from the Châtelperronian to the Protoaurignacian. Nevertheless, we have to consider the possible influence of the Protoaurignacian on the Châtelperronian. These groups might have been in contact at places with a low degree of social intimacy such as pathways, where only end-products were visible. In that case, the idea of projectile and the concept of retouched bladelets would have diffused from one group to another.

Le Zircaloy-4 utilisé comme matériau de gainage des combustibles nucléaires est trempé β puis filé sur aiguille dans le haut domaine α. La microstructure de trempe, qui conditionne les opérations de mise en forme ultérieures, se présente sous deux formes : vannerie ou colonies de lamelles parallèles. Ces dernières se fragmentent difficilement lorsqu’elles sont normales à l’effort de compression. La thèse étudie trois aspects de ce phénomène. Le premier concerne les conditions de trempe : temps d’homogénéisation dans le domaine β et vitesse de refroidissement. Une adaptation au Zircaloy-4 de l’essai Jominy montre que ces deux paramètres ont une influence décisive sur la taille des colonies (par l’intermédiaire de la taille des grains β) et sur l’épaisseur des lamelles. Le second présente des essais de compression selon trois directions orthogonales. La troisième passe fragmente les colonies qui ont résisté aux deux autres et affine sensiblement la microstructure. A 750°C en particulier, un cycle de trois passes permet d’obtenir des grains de 30 µm ; mais les meilleurs résultats sont obtenus à 650°C (grains de 17 µm) et à grande vitesse de déformation (grains de 10 µm).Dans le troisième, un modèle de plasticité cristalline tridimensionnel implémenté dans le code d’éléments finis ABAQUS simule le comportement des lamelles sous l’effet de la contrainte. Il prend en compte leur orientation cristallographique en plus de leur morphologie. Dans la plupart des cas, les lamelles s’incurvent dès le début de la déformation macroscopique du matériau, ce qui induit des localisations de la déformation. / Zircaloy-4 used for fuel cladding in nuclear plants is quenched from the β range and then extruded and rolled in the upper α range. At the start of this mechanical process, the alloy possesses a lamellar, Widmanstätten microstructure. This one, which is critical for the subsequent forming process, appears under two forms: basket weave and colonies of parallel lamellas. These are difficult to break when they are normal to the compressive load. The thesis studies three aspects of this phenomenon. The first concerns the quenching conditions: homogenization time in the β range and cooling rate. An adaptation of the Jominy test to Zircaloy-4 shows that these two parameters have a decisive influence on the size of the colonies (via the β grain size) and the thickness of the lamellas. The second presents compression tests under three orthogonal directions. Results show that the third pass breaks the colonies that resisted to the previous attempts and refine noticeably the microstructure. In particular at 750°C, three passes are sufficient to obtain grains of 30 µm, but the best results are obtained at 650°C (grains of 17 µm) and at high strain rate (grains of 10 µm). Thirdly, a three-dimensional crystal plasticity model is implemented in the finite elements code ABAQUS to simulate the behaviour of lamellas under stress. It takes into account their crystallographic orientation in addition to their morphology. In most cases, the lamellas bend at the onset of the macroscopic deformation, which induces localization phenomena.

Les matériaux soumis à des ondes de choc subissent des déformations et des transformations de phase. L'étude de leurs mécanismes fait l'objet de ce travail. Les échantillons étudiés proviennent du cratère d'impact météoritique de Ries, Allemagne, et sont constitués de quartz et de feldspath. L'étude a porté sur des minéraux choqués présentant des éléments planaires à l'échelle du microscope optique. Ces structures sont associées à des pressions de choc de 10 à 40 GPa. La microscopie optique, la microscopectrométrie Raman, et surtout la microscopie électronique par transmission, ont été utilisées pour cette étude. Les spectres Raman sont intermédiaires entre ceux d'une phase cristalline et ceux d'une phase vitreuse de même composition. Ceci est confirmé par les microstructures observées en microscopie électronique. En effet, les échantillons sont constitués d'une alternance pseudopériodique à l'échelle du micromètre, de lamelles vitreuses et cristallines. Dans le quartz, les plans des lamelles sont des plans denses de la structure. La détermination du mécanisme de déformation dans les minéraux naturellement choqués n'est pas évidente car la contrainte subie parle cristal est inconnue et elle n'est probablement pas assimilable à une compression simple. Les microstructures observées permettent cependant d'affirmer que la déformation des matériaux s'est effectuée par cisaillement intense le long du plan des lamelles vitreuses qui, à l'état fondu, constituent des zones de faible viscosité. La contrainte appliquée, même si elle est complexe, est localement homogène, et donne cependant lieu à une déformation hétérogène, par développement d'instabilités mécaniques. Ces instabilités sont localisées dans des plans cristallographiques denses d'orientation proche des plans de contraintes de cisaillement maximum (à 45° de la contrainte de compression). Il est proposé que le déplacement de dislocations à grande vitesse implique une contrainte locale importante qui est relaxée par la vitrification locale du matériau suivant des lamelles à l'intérieur desquelles s'effectue la totalité de la déformation. Les observations effectuées par différents auteurs sur des matériaux choqués en laboratoire sont assez divergentes et le modèle présenté ne semble pas pouvoir être appliqué à l'ensemble d'entre elles. Un programme complet d'expériences de choc en laboratoire permettrait d'interpréter ces divergences et de préciser le domaine d'application du modèle.

Depuis les années 60, la mousse présente un grand potentiel pour améliorer le balayage volumétrique par le gaz dans un réservoir pétrolier : des travaux de laboratoire et des essais sur champs montrent l’intérêt technique et économique de ce procédé. En effet, ses caractéristiques uniques, qui résultent de la dispersion du gaz dans un volume de liquide contenant des tensioactifs, en font un bon agent de réduction de mobilité du gaz, et par conséquent, ce qui conduit à la réduction des instabilités visqueuses issues du contraste de mobilité entre le gaz et l'huile en place. Par ailleurs, la mousse atténue les effets préjudiciables des hétérogénéités et de la ségrégation gravitaire sur la récupération, grâce à son comportement différent entres les faciès du réservoir. Dans la pratique industrielle, les simulateurs de réservoir s’attachent à ne modéliser que les effets de la mousse sur les déplacements en régime permanent, sans chercher à prédire son comportement dynamique régi par la génération, destruction et transport des lamelles (films minces) de mousse dans les milieux poreux. Suivant cette approche, la mousse est modélisée comme une réduction de mobilité du gaz, en particulier par le biais des perméabilités relatives, en utilisant des lois d'interpolations de paramètres impactant sa rhéologie, à savoir la vitesse et la qualité de la mousse, la saturation en huile, la concentration en tensioactif et la perméabilité du milieu poreux. Un tel modèle a l’avantage de la simplicité conceptuelle fondée sur l'extension des modèles de Darcy polyphasiques en n’utilisant que les paramètres d'écoulement mesurés au laboratoire, sans y intégrer le nouveau paramètre caractéristique de la mousse qui est la texture (densité des lamelles). Cependant, ces lois empiriques manquent de généralité et doivent être calibrées/ajustées à partir d’essais de laboratoire afin d'assurer la fiabilité des prévisions. Un modèle calibré à partir d’un nombre limité d’expériences comporte un degré d'incertitude et d’indétermination. L’ingénieur de réservoir a néanmoins recours à un tel modèle pour prédire et guider l’exploitation du gisement sur la base de ce procédé. D’où l’objectif principal de cette thèse qui consiste à améliorer le paramétrage des modèles de mousse empiriques via des lois mieux formulées et calibrées afin d’accroitre leur prédictivité. Dans cette thèse, nous avons établi les fondements physiques nécessaires pour valider les modèles empiriques en développant leur équivalence avec les modèles en texture assurée par des relations d’interdépendance entre les paramètres des deux approches. Cette équivalence a été montrée et étudiée en utilisant un modèle à lamelles pré-calibré de la littérature aux mesures de déplacements de mousse en régime permanent. Par ailleurs, ce parallèle avec les modèles en texture nous a permis de mettre au point une nouvelle procédure pour calibrer d'une manière fiable et déterministe les modèles empiriques. Cette procédure a été testée à partir des résultats d'expériences menées à IFPEN traduits en termes de texture en régime permanent. Enfin, nous avons proposé et interprété des lois d'échelle des paramètres du modèle de mousse en fonction de la perméabilité du milieu poreux, en analysant les paramètres des modèles calibrés sur des carottes de différentes perméabilités. L'importance de ces lois a été mise en évidence à travers des simulations sur une coupe de réservoir bi-couche. Les résultats de la simulation indiquent que les prévisions de performance d'un procédé à base de mousse, appliqué à un réservoir hétérogène, nécessitent une bonne connaissance des lois d'échelle des paramètres empiriques avec la perméabilité. / Conventional techniques of oil recovery consist in injecting water and/or gas into the geological formation to force out the oil. These methods may reveal ineffective because of high permeability contrasts, unfavorable mobility ratio between the driving fluid and the oil in place which generally generates viscous fingering, and gravity segregation. In this context, foam has shown a great potential to overcome all these detrimental effects, and thereafter, to improve the volumetric sweep efficiency. Still some key points need to be addressed regarding the predictive calculation of multiphase foam flow in porous media. Methods for modeling foam flow in porous media fall into two categories: population balance (PB) models and (semi)-empirical (SE) models. On the one hand, PB models describe foam lamellas transport in porous media and predict the evolution of foam microstructure as the result of pore-scale mechanisms of lamellas generation and destruction. Within this framework, the modeling of foam effects on gas mobility is directly related to foam texture (lamellas density) along with the effects of other parameters impacting its rheology such as foam quality and velocity, permeability of the porous media, surfactant concentration, etc. On the other hand, SE models are based on the extension of multiphase classical Darcy's model to describe foam flow in porous media, such that the foam texture effects are described indirectly through a multi-parameter interpolation function of parameters measured/observed in laboratory. Such formulation has to be calibrated from foam flow experimental data on a case-by-case basis, which can turn to be a cumbersome task. Furthermore, SE models involve uncertainty because they are not based on mechanistic laws driving lamellas transport in porous media, and their predictive capacity remains low as too few laboratory data are generally available for their calibration. Nonetheless, the reservoir engineer needs a reliable foam model in order to design, assess and optimize foam enhanced oil recovery processes for field application. Accordingly, this thesis aims at providing further insights into the topics related to the parameterization of (semi)-empirical models through better formulated and calibrated laws in order to improve their predictivity. In this work, we have established the physical basis necessary to validate the (semi)-empirical models. Indeed, we developed the equivalence between SE and PB models achieved through relationships between the parameters of these two modeling approaches (industrial and physical). The equivalence has been established and studied using a pre-calibrated PB model of the literature to fit steady-state foam measurements. In addition, this equivalence allowed us to develop a new procedure to calibrate the (semi)-empirical models in a reliable and deterministic way. This procedure was tested and validated using results from IFPEN core-flood experiments by translating them into steady-state texture measurements. Finally, we proposed scaling laws for empirical model parameters with the permeability of the porous media, by analyzing the fitted parameters on cores of different permeabilities. Different interpretations of the scaling laws are herein provided using theoretical models for lamellas stability. Then, their importance has been demonstrated through simulations on a two layer reservoir cross-section. The simulation results indicate that the predictions of foam flow in a heterogeneous reservoir require a good knowledge of the scaling laws of SE model parameters with permeability.