Academic literature on the topic 'Réservoirs pétroliers argileux'

Les réservoirs pétroliers argileux sont caractérisés par des systèmes de pores associés à une distribution spatiale hétérogène à plusieurs échelles des phases minérales et organiques. Cette hétérogénéité nécessite une approche multi-échelle et multi-outils pour caractériser le réseau de pores. Une telle approche a été développée grâce à la sélection rigoureuse de 7 carottes issues de la formation de Vaca Muerta (Argentine), avec différentes maturations d'hydrocarbures mais des compositions minérales comparables. La tomographie RX 3D et la cartographie de la porosité par autoradiographie ont révélé les hétérogénéités à l'échelle des carottes, et permis d'identifier des zones homogènes pour le prélèvement de sous-échantillons comparables et représentatifs.Le couplage corrélatif de différentes techniques a permis d'atteindre un bilan quantitatif de la porosité / tailles de pores et pour la première fois, sur des blocs non broyées, notamment pour les expériences d'adsorption d'azote. Les résultats d’autoradiographie sont en accord avec les autres méthodes, indiquant que tous les pores sont connectés et accessibles par la résine d’imprégnation. Une diminution de la porosité totale ainsi que des tailles de pores a également été observée avec la maturation de la matière organique.Une approche innovante pour l'acquisition et le traitement de mosaïques d’images MEB a fourni des cartographies de la distribution des phases minérales et organiques à l'échelle du cm. Le couplage corrélatif avec la carte de porosité par autoradiographie des mêmes zones, a révélé les corrélations spatiales entre variations minéralogiques et de porosité
Gas shale reservoirs are characterized by pore systems, associated with a heterogeneous spatial distribution of mineral and organic phases at multiple scales. This high heterogeneity requires a multi-scale & multi-tool approach to characterize the pore network. Such an approach has been developed on 7 cores from the Vaca Muerta formation (Argentina), which belong to areas with various hydrocarbon maturities, but with comparable mineral compositions. 3D µtomography and quantitative 2D mapping of the connected porosity by autoradiography have been applied at the core scale, in aim to localize and analyze the spatial heterogeneities, and to identify similar homogenous areas for localizing comparable sub-samples.The correlative coupling of various techniques was applied to achieve quantitative balance of porosity and pore size distribution, from mm to nm scales on representative sub-samples and for the first time, on preserved blocks rather than crushed powders, even for nitrogen gas adsorption experiments. Results of autoradiography are in very good agreement with other total bulk porosities, indicating that all pores are connected and accessed by the 14C-MMA used for impregnation. Decreased total porosity and pore throat/body sizes were also observed as organic matter maturity increased. An innovative approach for electron microscopy images acquisition and treatment provided large mosaics, with the distribution of mineral and organic phases at the cm scale. The correlative coupling with the autoradiography porosity map of the same zone, revealed the spatial correlations between mineralogical variations and porosity

Cette thèse présente un modèle thermodynamique et cinétique des interactions entre un fluide et des solutions solides idéales à plusieurs pôles. La réaction entre une solution solide et la solution aqueuse résulte de la compétition entre la dissolution stoechiométrique de la solution solide initiale et la coprécipitation de la solution solide la moins soluble dans le fluide à l'instant considéré.
Ce modèle a été intégré au logiciel de transport réactif en milieu poreux ARCHIMEDE, puis appliqué à divers exemples. Dans le cas de solutions solides binaires, une méthode graphique a permis de déterminer les compositions des solutions solides qui précipitent, à l'aide des potentiels chimiques des pôles.
Le logiciel ainsi obtenu pourrait être utilisé pour modéliser notamment la diagenèse des réservoirs pétroliers argileux ou carbonatés, ou la dispersion de polluants dans le sol.

L'étude de la géologie et l'évaluation des réservoirs de la formation Açu du bassin Potiguar du nord-est brésilien, est fondée principalement sur des données de diagraphies, mais aussi des études de carottes et d'affleurements. Le bassin Potiguar, de type rift, résulte du développement de failles normales, d'orientation ne-SW, associées à des failles de transfert de directions EW et NW-SE. Trois ensembles sédimentaires sont individualisés par leurs enregistrements stratigraphiques: les séquences synrift, transitionnelle et drift. En raison de l'intérêt pétrolier du bassin, il est possible de les étudier à partir des données de sismique de surface et des forages, dés que les affleurements sont restreints à la séquence supérieure (drift). La séquence drift est, dans la partie émergée, la plus productive en pétrole, alors que les réservoirs de la formation Açu y représentent plus de 90% des réserves récupérables. Cette formation constitue un système typique d'environnement de dépôt fluviatile, passant graduellement à des dépôts marins. Ces derniers sont caractéristiques de la formation Jandaira. Les réservoirs de la formation Açu présentent des caractéristiques particulières, dont la principale est l'association du pétrole à des eaux douces de formation, ce qui rend impossible l'évaluation par les méthodes traditionnelles. La mise au point de techniques et méthodologies particulières est donc incontournable, d'ou l'objectif principal de cette étude. La méthodologie proposée prend en considération l'intégration des données, en insistant sur la nécessité des essais en cours de forage. La caractérisation de 3 electrofacies seulement, pour la représentation de la séquence essentiellement greso-argileuse de la formation Açu, a pour objectif de faciliter les corrélations entre les réservoirs des différentes aires, qui correspondent à des dépôts de barres ou des remplissages de chenaux. Les roches-réservoirs sont constituées de quartz et de feldspath, avec du ciment carbonate et des argiles. Ces dernières caractérisent une matrice complexe argileuse ; c'est pourquoi les meilleurs résultats sont obtenus grâce aux équations de Simandoux principalement, bien qu'ils présentent encore quelques imprécisions quant à l'analyse quantitative des saturations en eau obtenues indirectement à partir de la zone lavée

L'augmentation constante du dioxyde de carbone dans l'atmosphère est considérée comme étant la cause principale du réchauffement climatique actuel. La séquestration géologique du CO2 semble être une des meilleures solutions envisageable pour réduire les rejets des gaz à effet de serre (dont le CO2) dans l'atmosphère, seulement si l'intégrité de la couverture du réservoir est préservée sur des centaines ou des milliers d'années. Des simulations expérimentales en batch ont été réalisées afin d'observer la réactivité d'une roche de couverture argileuse et d'une roche réservoir carbonatée en présence de CO2 à 80°C et 150°C pour une pression de 150 bar avec une eau équilibrée. Le protocole analytique mis en place a permis de comparer les roches avant et après expérimentation concluant à une réactivité très faible, centrée sur l'aluminium au niveau des phyllosilicates. Les analyses texturales montrent que le CO2 n'a pas d'incidence sur les propriétés d'adsorption et sur la surface spécifique. L'étude des carbonates du réservoir par la microscopie confocale a permis de mettre en évidence des phénomènes de dissolution-précipitation qui n'ont cependant pas d'impact important sur la chimie et la structure du réservoir. Les simulations numériques réalisées sur des minéraux de référence comme la montmorillonite calcique ou le clinochlore montrent une réactivité importante en présence de CO2 non atteinte expérimentalement, certainement due à des lacunes dans les bases de données thermodynamiques ou à la cinétique des réactions. Les simulations sur Bure ne montrent pas de réactivité sur les minéraux majeurs de la marne argileuse confirmant les résultats obtenus en expérimentation batch.

Ces travaux donnent une vision multi-échelle de la réactivité de roches de couvertures argileuses, formations de confinement et de scellement du CO2 dans le réservoir géologique profond. La stratégie mise en œuvre depuis l'échelle expérimentale sur phases argileuses purifiées jusqu'à la modélisation intégrative à grandes échelles de temps et d'espace nous a permis d'identifier les processus géochimiques prépondérants, de vérifier la cohérence entre expérience et modélisation et de souligner les impacts opérationnels sur l'intégrité des couvertures à long terme. L'altération des ciments carbonatés est susceptible d'ouvrir la porosité de la roche et de créer d'éventuels chemins préférentiels pour l'écoulement du fluide réactif. L'altération des phases argileuses, notamment au travers du processus d'illitisation, réduit le volume d'occupation de la fraction argileuse mais limite considérablement l'ouverture de porosité dans les premiers centimètres de la roche. Le processus d'illitisation en milieu acide, déterminé expérimentalement et modélisé à petite et grande échelle, s'accompagne de précipitation de silice. Plus fondamentalement, ces travaux apportent de nouveaux paramètres cinétiques sur les minéraux argileux et mettent en évidence de nouvelles transformations structurales. Plus largement, cette étude contribue à l'acquisition de données qualitatives (chemins réactionnels d'évolution de roches de couverture à long terme, réactivité couplée carbonates/argiles) et quantitatives (distance de pénétration du CO2 dans la couverture) répondant ainsi à une partie de l'évaluation générale de performance et de sûreté du stockage géologique de CO2
This study offers a multi-scale vision of complex clayey caprocks reactivity and evolution. These formations are identified for the CO2 containment and sealing into the deep underground reservoir. From the experimental scale on purified clay minerals to integrative modeling at large space and time scales, the strategy developped allowed to identify the main geochemical processes, to check the good agreement between experiment and modeling, and to stress the operational impacts on long-term caprocks integrity. Carbonated cement alteration is likely to open caprock porosity and to create preferential reactive pathway for reactive fluid flow. Clay minerals alteration, including the illitization process, reduces the clay fraction volume but considerably limits the porosity increase. The illitization process in acidic conditions determined experimentally and by modeling at small and large scale, is coupled with silica precipitation. On the fundamental side, new kinetic parameters were determined for clay minerals and highlights new structural transformations. On the operational side, this study contributes to the acquisition of qualitative data (long-term reactive pathways of clayey caprocks, coupled carbonates/clays reactivity) and quantitative data (CO2 penetration distance into the caprock) to improve the performance and safety assessment of CO2 capture and geological storage

Une étude pétrographique, minéralogique et géochimique de la diagenèse a été conduite dans des grès réservoirs du Brent d'un puits du champ d'Ellon (zone d'Alwyn, Mer du Nord). Elle repose sur la comparaison de couples d'échantillons pris à différentes profondeurs et constitues d'un grès cimenté par de la calcite et d'un grès non cimenté prélevés latéralement à quelques centimètres l'un de l'autre dans une même lithologie. Les grès cimentés, imperméables, montrent une diagenèse peu poussée. Ils sont les témoins de la texture et de la composition minéralogique et chimique des grès non cimentés, poreux et perméables, qui ont enregistré l'ensemble de la diagenèse. Cette comparaison réalisée par différentes méthodes (MEB, DRX, IR, µsonde, analyses isotopiques, chimiques et pétrophysiques) précise la chronologie et les mécanismes de quatre processus majeurs de la diagenèse : cimentation à calcite, néoformation et transformation des kaolins, néoformation d'illite et surcroissances de quartz. La cimentation calcitique s'effectue à faible profondeur (<1000m). Calcium et carbone sont d'origine externe aux grès et seraient apportés par la circulation de fluides le long des failles bordières du champ. La néoformation de la kaolinite est pour l'essentiel antérieure à la cimentation
Il s'agit bien d'un stade précoce de la diagenèse en Mer du Nord qui traduirait un épisode d'infiltration par des eaux météoriques. La dissolution du feldspath potassique ou de la muscovite ne rend pas compte de la quantité de kaolinite formée. La kaolinite se transforme en dickite avec la profondeur mais seulement dans les grès non cimentés. Cette transformation n'est donc pas contrôlée uniquement par la température. L'illite et les surcroissances de quartz sont, en partie au moins, contemporaines. Elles ne sont présentes que dans les grès non cimentés et sont donc postérieures à la cimentation. Des bilans chimiques montrent qu'elles se forment sans apports extérieurs de Si, Al ou K par les fluides. Les inclusions fluides du quartz donnent des températures de formation de 90-130°C. L'analyse d'image et la granulométrie laser montrent que la taille des grains de quartz est plus grande mais plus variable dans les grès non cimentés que dans les grès cimentés. D'après les bilans minéralogiques et chimiques, la compaction résulte essentiellement d'une perte de porosité par dissolution-cristallisation du quartz à l'échelle du grain ou du décimètre