Jérémy LERAT Sous la responsabilité de Martine BUATIER, Delphine CHARPENTIER et Jean-Pierre SIZUN

Transcription

1 Journées Grands Témoins 11, 12 et 13 janvier 2012 Besançon Jérémy LERAT Sous la responsabilité de Martine BUATIER, Delphine CHARPENTIER et Jean-Pierre SIZUN M2 VTESS

2 LES RESSOURCES EN PÉTROLE - Composé d origine organique piégé dans les formations géologiques - Ressource indispensable et pilier de l économie mondiale 2

3 LES RESSOURCES EN PÉTROLE INCONVÉNIENTS - Énergie fossile non renouvelable - Raréfaction des ressources 3

4 LES RESSOURCES EN PÉTROLE INCONVÉNIENTS - Énergie fossile non renouvelable - Raréfaction des ressources - Amélioration des technologies - Recherche de nouveaux gisements toujours plus difficiles à exploiter 3

5 LES RESSOURCES EN PÉTROLE INCONVÉNIENTS - Énergie fossile non renouvelable - Raréfaction des ressources - Amélioration des technologies - Recherche de nouveaux gisements toujours plus difficiles à exploiter RÉSERVOIRS PROFONDS 3

6 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Un réservoir est une roche perméable et poreuse susceptible de stocker des fluides (pétrole, huile, gaz, ) 4

7 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Un réservoir est une roche perméable et poreuse susceptible de stocker des fluides (pétrole, huile, gaz, ) Grès 4

8 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Un réservoir est une roche perméable et poreuse susceptible de stocker des fluides (pétrole, huile, gaz, ) Image MEB d un grès (D. BEAUFORT) 4

9 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Réservoir profond > 4000 m - 25 % des réserves découvertes entre 1999 et 2005 correspondent à des réservoirs profonds (source TOTAL) 5

10 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Longtemps considérés comme étant stériles - Conditions d exploitation extrêmes (pression et température très élévées) 5

11 LES RÉSERVOIRS PROFONDS ENJEUX - Comprendre l évolution diagénétique et l évolution des propriétés pétrophysiques (porosité et perméabilité) - Comprendre l impact des failles sur les circulations des fluides 5

12 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Rôle des failles Barrière Réduction du flux Drain Neutre 6

13 LES RÉSERVOIRS PROFONDS - Rôle des failles Modification des propriétés pétrophysiques (porosité et perméabilité) Interactions fluide-roche (dissolution, cimentation, transformations minérales) Établir un modèle d architecture des zones de failles 7

14 LES GRÈS D ANNOT Série turbiditique d âge éocène-oligocène situé dans le bassin d avant-chaîne alpin 8

15 LES GRÈS D ANNOT Intérêt particulier - Cette formation est considérée par les pétroliers comme un bon analogue de réservoir profond à l affleurement 8

16 LES GRÈS D ANNOT 10,4 km 4,6 km Intérêt particulier 1,9 km - Fortes variations de l état diagénétique corrélées avec la situation tectonique 9

17 LES GRÈS D ANNOT d après Joseph et Lomas, 2004 Pourquoi cette formation? - Sédiments déposés dans un bassin soumis à une tectonique compressive et à un enfouissement très rapide sous des nappes de charriage 10

18 LES GRÈS D ANNOT d après Cavailhès et al., in press Pourquoi cette formation? - Sédiments déposés dans un bassin soumis à une tectonique compressive et à un enfouissement très rapide sous des nappes de charriage 11

19 LES GRÈS D ANNOT d après Cavailhès et al., in press Mise en place de failles qui ont fonctionné très tôt (Miocène, 22 Ma) et qui sont liées à l exhumation des massifs cristallins (massif de l Argentera, dôme du Barrot) 11

20 LA FAILLE DU POINT VERT DANS LES GRÈS D ANNOT Zone d étude Zone à enfouissement maximal compris entre 6,5 km et 8 km d après Cavailhes et al., in prép. 12

21 LA FAILLE DU POINT VERT DANS LES GRÈS D ANNOT d après Cavailhes et al., in prép. 13

22 LA FAILLE DU POINT VERT DANS LES GRÈS D ANNOT Grès déformé Pélite Cœur de la zone de faille Zone d affleurement 14

23 BUT DU STAGE DE MASTER ORIGINE ET COMPORTEMENT DES ARGILES DANS LES ZONES DE FAILLES Quelle est la nature et l origine des phyllosilicates? Quelles ont été leurs conditions de formation (température, profondeur)? Quel est leur comportement au sein de la zone de faille? Quelles sont les conséquences induites par les phyllosilicates sur les propriétés pétrophysiques des grès d Annot? 15

24 LES PHYLLOSILICATES Phyllosilicates : minéraux du groupe des silicates formé d un empilement de feuillets. Ces feuillets se composent de couches tétraédriques et octaédriques Image MEB d un phyllosilicate (D. BEAUFORT) 16

25 LES PHYLLOSILICATES Intérêt : rôle important sur les propriétés pétrophysiques (porosité, perméabilité) du fait de leur petite taille et marqueurs des conditions pression-température et des évènements tectoniques Image MEB d un phyllosilicate (D. BEAUFORT) 16

26 ÉCHANTILLONNAGE 12 échantillons de pélite 11 échantillons de grès 6 échantillons dans le cœur de la zone de faille 17

27 NATURE ET ORIGINE DES PHYLLOSILICATES PROTOLITHE ET ROCHE DÉFORMÉE Diffraction par rayons X 18

28 NATURE ET ORIGINE DES PHYLLOSILICATES PROTOLITHE ET ROCHE DÉFORMÉE Diffraction par rayons X 3 types de préparation : Roche totale < 16 µm < 2 µm pour observer la fraction argileuse 18

29 NATURE ET ORIGINE DES PHYLLOSILICATES PROTOLITHE ET ROCHE DÉFORMÉE Diffraction par rayons X Microscopie (optique et MEB) 18

30 NATURE ET ORIGINE DES PHYLLOSILICATES - Microscopie optique et électronique Phyllosilicates hérités ou néoformés 100 µm 100 µm 19

31 NATURE ET ORIGINE DES PHYLLOSILICATES - Microscopie optique et électronique Phyllosilicates hérités ou néoformés 20

32 LIEN ENTRE PHYLLOSILICATES ET PROPRIÉTÉS PÉTROPHYSIQUES GRÈS (= réservoir) Texture Microstructure (Microscopie optique et électronique) Propriétés pétrophysiques 21

33 LIEN ENTRE PHYLLOSILICATES ET PROPRIÉTÉS PÉTROPHYSIQUES Perméabilité host rock 0,005 md 0,005 md 0,02 md 0,01 md 0,07 md Rôle phyllosilicates 22

34 CONDITIONS DE FORMATION DES PHYLLOSILICATES - Indice de cristallinité de l illite - Polytypes des phyllosilicates (à partir des données DRX) BUT : renseigner sur les conditions d enfouissement lors de la formation des phyllosilicates 23

35 CONDITIONS DE FORMATION DES PHYLLOSILICATES - Indice de cristallinité de l illite - Polytypes des phyllosilicates (à partir des données DRX) - Composition chimique des chlorites (microsonde électronique) À partir de la composition chimique, calcul de la température de formation par le modèle thermodynamique de Vidal et al. (2001 et 2005) Définir la profondeur lors de l initiation de la faille 23

36 Ce sujet de Master s articule autour de trois points : - Nature et origine des phyllosilicates (composition minéralogique et origine héritée ou néoformée) - Lien entre les phyllosilicates et les propriétés pétrophysiques (influence des phyllosilicates) - Conditions de formation des phyllosilicates (température et profondeur) Origine et comportement des argiles dans les failles Étude des failles affectant les réservoirs profonds 24

37

38 INDICE DE CRISTALLINITÉ DE L ILLITE Illite (10 Å) Diffractogramme fraction < 2 µm

39 INDICE DE CRISTALLINITÉ DE L ILLITE Largeur à mi-hauteur Diffractogramme fraction < 2 µm

40 INDICE DE CRISTALLINITÉ DE L ILLITE Mesure des indices de cristallinité de l illite sur des échantillons standards : - SW1, argilite siliteuse de conditions de diagenèse tardive - SW2, argilite siliteuse clivée de conditions de diagenèse tardive, proche de l anchizone - SW4, ardoise grise située au milieu de l anchizone - SW6, ardoise gris-vert issue de conditions épizonales

41 IC mesuré INDICE DE CRISTALLINITÉ DE L ILLITE 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 IC mesuré par Warr et Rice (1993) y = 0,5425 x 0,

42 Indice de cristallinité (IC) INDICE DE CRISTALLINITÉ DE L ILLITE 0,800 0,700 0,600 0,500 Diagenèse 0,400 0,300 Anchizone 0,200 0,100 Épizone 0,000 échantillons