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RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 20

RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie COURS DE RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES Section LFST3 Parcours : Géologie des bassins sédimentaires (GBS/RME) Professeur responsable : Mohamed SOUSSI Mohamed.soussi@fst.utm.tn U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs 1 Dépôts récents Calcaires massifs Réservoir (grés) Roche mère (argile) Gaz Huile Migration primaire. Migration secondaire. RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie PLAN DU COURS INTRODUCTION I. NOTION DE « PLAY » II. MODES DE MIGRATION ET DE PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES III. LES PIÈGES IV. COUPLE RESERVOIR/COUVERTURE LES RESERVOIRS CARBONATES ET LES TYPES DE POROSITE LES RESERVOIRS DETRITIQUES LES COUVERTURES U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs 2 RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie En préhistoire, on divise traditionnellement les premiers temps de l’humanité en âges de la Pierre, du Bronze et du Fer. Par analogie, certains sociologues n’hésitent pas à qualifier notre époque d’âge du Pétrole, tant le pétrole a introduit des transformations dans le mode de vie de l’Homo Sapiens, engendrant ainsi une véritable rupture dans la satisfaction de ses besoins en énergie aussi bien pour son travail que pour ces déplacements et loisirs. Les bouleversements politiques et économiques (augmentation des prix du pétrole en 1973 ainsi que les première (1991) et deuxième guerre du Golf (2003) et ce qui se passe actuellement dans les pays arabes et au moyen orient (« printemps arabes) illustrent fort bien le rôle capitale joué par le pétrole dans l’équilibre économique mondial. Un calcul très simple montre que la satisfaction des différents besoins des pays impose encore la découverte de plus de 150 milliards de tonnes en 25 ans. Pour donner à ce chiffre sa véritable dimension, il convient de rappeler que depuis le début de l’aire industrielle, nous n’avons consommé que 40 milliards de tonnes. Les réserves « accessibles » tels que les gisements peu profonds (voir troisième partie du cours) ont été dans leur majorité répertorié et celles qu’il faut découvrir sont bien cachées et leur accès devient de plus en plus difficile. Désormais, il nous faudra aborder des objectifs d’exploration de plus en plus complexes, de plus en plus profonds et situés souvent dans des milieux hostiles à l’homme (mers, océans, glaciers antarctiques…). En plus, les hydrocarbures sont des fluides vagabonds qui parcourent le sous-sol en suivant des chemins souvent déroutants, avant de se fixer pour constituer des gisements que nous exploitons. Malgré les nombreux travaux effectués, il n’existe malheureusement aucune méthode permettant de les détecter directement à partir de la surface. Diverses voies ont été utilisées avec plus au moins de succès par les prospecteurs. Les premiers gisements ont été découverts à proximité des indices de surface, souvent de manière fortuite. Les premier puits forés en Tunisie, mais sans résultats (Sloughia : SLG #1, près de la ville de Testour, Kef Bou Dabbous : KBD #1 entre les villes de Testour et Téboursouk ; NW de la Tunisie) se trouvent à proximité d’indices de surface. Des esprits avisés ont ensuite essayé de définir un « habitat » des gisements découverts formulant des lois empiriques très simples comme la « règle anticlinal, White, 1985) dont l’application a été, et demeure sans conteste, la plus fructueuse. Mais d’autres types d’habitats ont été découverts et les scientifiques ont depuis développé des méthodes modernes intégrant plusieurs disciplines de la science et permettant de détecter de nouveaux gisements dans des bassins sédimentaires et contextes structuraux de nature très variés. U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs 3 INTRODUCTION RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs 4 RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie I. DE L’ANALYSE DU BASSIN À L’ÉMERGENCE DU MODÈLE « PLAY CONCEPT » L’analyse d’un bassin sédimentaire constitue une étape fondamentale voire même incontournable lors de l’évaluation du potentiel pétrolier d’une région donnée ; car ce type d’évaluation guide les programmes d’exploration et d’exploitation dans l’industrie pétrolière. En effet, une bonne compréhension de la distribution et de l’évolution des faciès sédimentaires conduit à une prédiction rationnelle et réaliste des roches mères, des réservoirs et des couvertures qui représentent les éléments de base de tout système ou « play » pétrolier. L’analyse structurale du bassin quant à elle permet de prédire la nature du piège. Le play peut être ainsi défini comme une perception ou modèle dans l’esprit du géologue dans le quel un certain nombre de paramètres géologiques pourraient être combinés pour engendre ou produire des accumulations de pétrole dans un niveau stratigraphique donné du bassin. Ces facteurs géologiques capables de fournir des ingrédients essentiels du système pétrolier sont nommés : 1. Le système de chargement des hydrocarbures (petroleum charge system) comprenant des roches mères matures capables d’expulser des hydrocarbures, 2. Le réservoir où vont être stockés les hydrocarbures (réservoir unit), 3. La couverture (top seal) permettant le scellement du réservoir, 4. La structure ou le piège (petroleum trap), où vont se concentrer les accumulations, 5. Le timing reliant ces quatre facteurs comme par exemple, la nécessité de la présence de la structure piège lors du chargement. Fig.1 U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs SEDIMENTS MATIERE ORGANIQUE GENESE HYDROC. MIGRATION ACCUMULATION RESERVOIR VOLUME CLOS HYDRODYNAMISME DIAGENESE ULTERIEUR TECTONIQUE ULTERIEUR HYDROCARBURES PIEGE PRESERVATION GISEMENT COUVERTURE 5 RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie Le procédé d'évaluation et d'exploration incorpore en plus de la spécification de concept géologique, l’évaluation de risque géologique, l’estimation du volume des hydrocarbures, l’ingénierie conceptuelle et le développement d'un plan pour l'analyse économique (Fig. 2). Ainsi, le procédé inclut une boucle de rétroaction pour l'amélioration de procédé basé sur des comparaisons entre les résultats d'avant forage et celles d'après. Le système peut être considéré prouvé (proven play) si les accumulations des hydrocarbures découverts résultent de l’action des facteurs géologiques définissant le play. Les exigences géologiques sont donc connues dans la région faisant objet d’investigation et le play peut être considéré comme fonctionnel « working play ». Dans les « plays » encore non prouvés, le doute persiste au sujet du fonctionnement réel des facteurs géologiques nécessaires à la production d’accumulations d’hydrocarbures. Un des objectifs essentiels de l’évaluation du play (play assessment) est justement d’estimer la probabilité du fonctionnement du play ; ceci est connu sous le jargon « play chance ». LE PLAY ET LA DEMARCHE PLURIDISCIPLINAIRE La « play concept » ou le modèle émerge suite à une bonne maîtrise ou compréhension de l’évolution de l’enregistrement stratigraphique et structural du bassin. Les modèles géologiques sur lesquels reposent les prédictions des roches mères, des réservoirs, des couvertures et de leur évolution à travers le temps sont les résultats ou conséquences de cette compréhension. La validation de ces modèles et donc du play ou du système associé dépend de la bonne interprétation de l’évolution des bassins sédimentaires au cours du temps suivant une approche pluridisciplinaire. U.R11ES15 : Environnements Sédimentaires, Systèmes Pétroliers et Caractérisation des Réservoirs PLAY CONCEPT Source Rock, Reservoir, Trap, Timing and Migration PLAY CONCEPT Source Rock, Reservoir, Trap, Timing and Migration ENGINEERING Conceptual Development Plan Facilities Costs Production Profile Recovery Factor ENGINEERING Conceptual Development Plan Facilities Costs Production Profile Recovery Factor RISK Testing a Stabilized Flow of Hydrocarbons RISK Testing a Stabilized Flow of Hydrocarbons VOLUMETRICS Volumetric Distribution of Hydrocarbons (in Place and Estimated Recoverable) VOLUMETRICS Volumetric Distribution of Hydrocarbons (in Place and Estimated Recoverable) ECONOMIC ANALYSIS Cash flow Model and Value Measures ECONOMIC ANALYSIS Cash flow Model and Value Measures POSTDRILL REVIEW If Success Compare Actual Parameters to Predicted; If Failure Reason Why POSTDRILL REVIEW If Success Compare Actual Parameters to Predicted; If Failure Reason Why D E C I S I O N O N O N O N O N N N N N N . . N N N n N n N n N D E C I S I O N O N O N O N O N N N N N N . . N N N n N n N n N 6 RESERVOIRS ET STRUCTURES PIEGES; Cours ST3 (Parcours : GBS/RME, A.U. :2018 - 2019 SOUSSI Mohamed, Faculté des Sciences de Tunis, Département de Géologie La sédimentologie est un outil puissant permettant l’analyse du contenu des sédiments (constituants minéralogiques, biologiques, phase de liaison) ainsi que la reconstitution de leur environnement de dépôt (continentaux, fluviatiles ou lacustres, marins depuis plate-forme interne jusqu’au bassin passant par la zone de transition). Par le biais de l’analyse sédimentologique on peut identifier les faciès réservoirs, les uploads/Geographie/ 3-reservoirsetpieges.pdf