Diap.explo.1.Bassins

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EXPLORATION DES BASSINS ET EVALUATION DE LEUR

POTENTIEL PETROLIERpar: A. Mascle, École du Pétrole et des Moteurs

Supelec-cours électif "Énergie : besoins, ressources, filières" Formation du pétrole et du gaz, Exploration (09/12/02)

Pourquoi explorer ?

• Pour:• découvrir de nouvelles réserves, dans

de nouveaux bassins ( grande exploration ), ou dans des bassins connus (exploration intensive),

• et renouveler les volumes d ’huile ou gaz produits (intérêts convergents des pays producteurs et des compagnies privées).






Renouvellement des réserves

• Selon un rapport de IHS Energy (2003):

« On 10 years trend, new discoveriesand liquid reserves revision have outspaced consumption. But upwardrevision of previous global reserveestimates acount for about 75% of alladditions, with only 25% attributable to new discoveries ».


Plan

• Le terrain de chasse: les bassins sédimentaires• Les ingrédients des systèmes pétroliers:

réservoirs, couvertures, roches-mères,huile et gaz, pièges.

• Les outils: géophysique, forages et diagraphies, modélisation numérique.

• les acteurs, stratégies et coûts .


Partie 1: les bassins

• LE TERRAIN DE CHASSE: LES BASSINS SEDIMENTAIRES

• Histoire et structure du globe• Tectonique des plaques et formation des

bassins sédimentaires• Géométrie des bassins: contraintes,

déformations et structures résultantes• Remplissage des bassins: les sédiments





Structure du globe terrestre


Les plaques lithosphériques




Carte du fond des océans




CROUTE CONTINENTAL

• 3 paramètres vont conditionner l ’histoire pétrolière des bassins:

– La rhéologie de la croûte– La distribution des pressions dans le

bassin– La thermicité de la lithosphère


RHEOLOGIE DE LA CROUTE


CONTRAINTES• 3 contraintes, verticale et horizontales


Failles normales et blocs basculés


Failles normales et graben


Plis et faille inverse, échelle métrique


Plis et faille inverse, échelle kilométrique


Décrochement




CONTRAINTE VERTICALE


Contraintes et pressions


THERMICITE

• La quantité de chaleur traversant les bassins et arrivant à la surface du globe a pour origine:

• Pour moitié, la part restante de la chaleur initiale de la terre,

• la désintégration des radioéléments (Th, K, Ur), présent dans la croûte principalement.

• (42 Tw/sec, soit équiv. a la combustion de 1000t de pétrole/sec)


FLUX THERMIQUES


BASSINS SEDIMENTAIRES

• Le terme « bassin sédimentaire » désigne 2 types d ’objet, correspondant à 2 états successifs:

• 1: l ’enveloppe, ou le volume, à l ’interface entre croûte et hydrosphère ou atmosphère, ou vont se déposer les sédiments,

• 2: ce même volume rempli par les sédiments.



Bassin sédimentaire émérgé


Sédiments

• 2 types principaux de sédiments:• Les sédiments siliciclastiques (issus de

l ’érosion, transport et dépôts de matériaux détritiques siliceux (pp): conglomérats, grès, silts et argiles.

• Les sédiments carbonatés, issus de la précipitation chimique directe ou indirecte (via les coquilles ou tests du milieux vivant) du CaCo3 présent sous forme dissoute dans l ’eau..


Profil érosion-transport-dépôtdes sédiments siliciclastiques


Érosion et transport à terre


Sédiments siliciclastiques


Compaction


Les 4 étapes de la compaction

• 1/ Charge supplémentaire appliquée à un volume de sédiment (matrice +eau)

• 2/ Déformation de la matrice et réduction du volume poreux

• 3/Augmentation de la pression de fluide due à la réduction du volume poreux

• 4/ expulsion (si possible!) d ’une partie du fluide pour revenir en équilibre hydrostatique.


Conglomérats


Grés



Description des sédiments : granulométrie


Carbonates

• Les sédiments carbonatés se forment par précipitation selon les réactions suivantes:

• CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3- = CO3

-- + 2 H+

• CO3-- + Ca ++ = CaCO3 (calcite ou aragonite)

• Ils seront à l ’inverse dissous selon:• CACO3 + H20 + CO2 = Ca++ + 2HCO3

-


CO2

• Le CO2 présent dans l ’eau de mer est d ’origine atmosphérique:

• soit par dissolution directe,• soit par piégeage dans les zones

d ’altération superficielle continentales, puis érosion chimique, dissolution dans l ’eau douce et transit vers la mer.


Profil de dépôt de carbonates


Plates-formes carbonatés

• L ’association de dépôt la plus caracté-ristique correspond aux plates-formes carbonatées qui sont des écosystèmes marins ou la fabrique des carbonates est d ’origine biologique (symbiose organimes à test calcaire et algues vertes photosynthètiques). La plupart se forment en environnement oligotro-phique (pauvre en nutriment) et mer chaude peu profonde.


Eco-systèmes


CALCAIRE BIOCLASTIQUE


CALCAIRE BIOCLASTIQUE


Etretat - France


Coccolites


Lame mince dans des carbonates(wackestone)


Exemple de classification des carbonates

Dunham


Alternances grès-argile-calcaire


Variations latérales de faciès


Exploration

• La première tache de l ’explorateur sera donc de déterminer et cartographier au sein d ’un bassin la distribution, dans le temps et dans l ’espace, des différents types de lithologies (ou faciès), en particulier celles qui vont constituer le « système pétrolier », à savoir :

• roches-mères• réservoirs et couvertures

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