Géologie Pétrolière

PG FORMATION QUALIFIANTE SEREPT - ENIT

Tunis, 6 Janvier 2014

Géologie Pétrolière (Chaieb Sofien)

ENIT

Slide 1 - Formation qualifiante 2014

Agenda 1. INTRODUCTION 2. STRUCTURE DE LA TERRE 3. TECTONIQUE DES PLAQUES 4. PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE 5. LES GROUPES DES ROCHES 6. LES ROCHES SEDIMENTAIRES 7. TECTONIQUE: PLISSEMENT ET FAILLES 8. SEDIMENTOLOGIE 9. STRATIGRAPHIE

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INTRODUCTION DIFFERENTES BRANCHES DE LA GEOLOGIE Minéralogie : étude des minéraux constituant les roches, Pétrographie : étude des roches, Sédimentologie : étude de tout ce qui concerne les sédiments

(formation, transport, dépôts) Stratigraphie : études des dépôts de roches sédimentaires, Tectonique : étude des déformations des roches sous contraintes, Paléontologie : étude des fossiles.

ROLE DE LA GEOLOGIE Reconstituer les événements survenus au cours de l’histoire de la Terre

(les causes anciennes sont supposées identiques aux causes actuelles) Compréhension de la formation des chaînes de montagnes, du

volcanisme, des séismes, des roches, etc.. Oriente la recherche de matières premières (métaux, hydrocarbures, ..)

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INTRODUCTION GEOPHYSIQUE Sismologie ou sismique : étude des tremblements de terre naturels ou

provoqués, Magnétométrie : étude et mesure du champ magnétique terrestre, Gravimétrie : étude et mesure du champ de gravité terrestre.

ROLE DE LA GEOPHYSIQUE Connaissance de la structure du globe, Recherche de matières premières (métaux, hydrocarbures, ..).

UNITE DE TEMPS EN GEOLOGIE : Le million d’années !!!

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STRUCTURE DE LA TERRE

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STRUCTURE DE LA TERRE

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STRUCTURE DE LA TERRE STRUCTURE VERTICALE EN COUCHES CONCENTRIQUES LA CROUTE

Océanique -

Sous les océans, épaisseur maximum de l’ordre de 7 km,

-

Formée de roches basaltiques de densité de l’ordre de 2.9,

-

Age maximum : environ 200 millions d’années.

Continentale -

Sous les continents, épaisseur comprise entre 30 et 70 km,

-

Formée de roches granitiques de densité de l’ordre de 2.7,

-

Age maximum : environ 3 700 millions d’années.

La croûte se comporte comme un solide, elle est rigide et cassante.

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TECTONIQUE DES PLAQUES Croûte terrestre découpée en plaques lithosphériques flottant et se

déplaçant sur l’asthénosphère, Déplacements latéraux des plaques dus aux mouvements de

convection thermique dans l’asthénosphère, Également déplacements verticaux dus au poids des plaques, Vitesse relative de déplacement de 5 à 15 cm / an Limites entre plaques différentes des limites océan – continent, Activité sismique et volcanisme dans les zones de contact entre

plaques, La tectonique des plaques explique facilement la formation des

chaînes de montagnes, le volcanisme et des bassins sédimentaires.

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TECTONIQUE DES PLAQUES

ENIT


TECTONIQUE DES PLAQUES TROIS TYPES DE CONTACT ENTRE PLAQUES Zone de divergence -

Zone où il y a création de croûte océanique,

-

Dorsales médio - océaniques et rifts continentaux,

-

Volcanisme basaltique (laves très fluides),

-

Séismes de faible amplitude, épicentres près de la surface.

Zone de convergence -

Zone où la lithosphère disparaît – Convergence de 2 plaques océaniques : zone de subduction, l’une des croûtes s’enfonce sous l’autre (grandes fosses océaniques et arcs insulaires type Japon) – Convergence d’une croûte océanique et d’une croûte continentale : formation de chaînes de montagne type Cordillères des Andes, – Convergence de 2 croûtes continentales : formation de chaînes de collision type Himalaya

ENIT

-

Séismes de forte amplitude, épicentres généralement profonds,

-

Volcanisme très actif, acide (laves riches en silice) et explosif.



ENIT



ENIT



ENIT



ENIT


PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE

ENIT


PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE SILICE ET SILICATES Silice (Si O2) : -

Quartz : minéral le plus abondant (grain de sable),

-

Peu soluble dans l’eau, minéral très peu réactif

-

Minéral plus dur que l’acier.

Silicates -

Composés principalement d’oxygène, de silicium et d’aluminium,

-

Principaux constituants de la lithosphère,

-

Principaux groupes : – Groupe des feldspaths, – Groupe des amphiboles et pyroxènes, – Groupe des phylites : micas et minéraux argileux (approximativement les seuls minéraux présents dans les roches sédimentaires).

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PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE SILICE ET SILICATES Silicates -

Les minéraux argileux : – Structures en feuillets, structure et composition chimique complexe (nombreuses substitutions d’atomes), – Minéraux provenant de l’altération atmosphérique des autres silicates, – La constitution de chaque feuillet, la périodicité de l’empilement, la nature des ions interfoliaires caractérisent le minéral, – Assemblage de couches tétraédriques T (centre occupé par 1 atome de Silicium) et de couches octaédriques O (centre occupé par 1 atome d’aluminium)

-

Principaux minéraux argileux : – Kaolinite : feuillets de type T-O, minéral inerte – Illites : feuillets de types T-O-T » Substitutions nombreuses d’atomes de silicium et d’aluminium ⇒ face externe des feuillets tétraédriques fortement négative, le déséquilibre électrique est comblé par des ions K+, » Argiles peu réactives, non gonflantes, mais qui peuvent se déliter,

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» Se rencontrent rarement à des profondeurs inférieures à 3 000 m. Slide 17 - Formation qualifiante 2014


Principaux minéraux argileux : – Smectites : feuillets de type T-O-T » Montmorillonite : minéral le plus commun, bentonite : nom commercial de la montmorillonite utilisée comme viscosifiant, » Peu de substitutions d’atomes de silicium et d’aluminium , donc face externe des feuillets tétraédriques faiblement chargée ⇒ faible liaison entre les

feuillets ⇒ eau et cations (Na+, K+, CA ++) peuvent pénétrer facilement entre les feuillets, » Donc gonflement du minéral et fluage, ce qui pose de sérieux problèmes en cours de forage avec une boue à base d’eau. » Minéral argileux présents dans les roches jusqu’à des profondeurs de l’ordre de 3 000 m (soit environ 100 °C). – Autres minéraux : attapulgites, vermiculites, chlorites, interstratifiés, R » Structures en feuillets pour certains, fibreuses pour d’autres (amiante), » Certains sont composés d’empilages de différents minéraux (interstratifiés).

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PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE

ENIT



Importance des minéraux argileux : – Ce sont les principaux constituants les roches sédimentaires (80 % de ces roches sont des argiles) – Minéraux riches en matière organique, ils se déposent dans des milieux peu agités propices à la conservation de cette matière organique, – Liés à la genèse et au piégeage des hydrocarbures, – Certains sont très réactifs (montmorillonite) et posent des problèmes de stabilité des parois du trou en cours de forage.

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PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE CARBONATES Calcite : Carbonate de calcium (Ca CO3) -

Attaqué à froid par les acides (fait effervescence et un dégagement de gaz carbonique : moyen utilisé pour détecter sa présence),

-

Se dissous facilement dans des eaux chargées en gaz carbonique, formation de karst, etc..,

-

Constituant principal des coquilles (tests) de nombreux mollusques (huîtres, escargots, etc..).

Aragonite : Carbonate de calcium (Ca CO3) -

Constituant des perles, se transforme progressivement en calcite (mort des perles).

Dolomite : Carbonate double de calcium et de magnésium -

Attaqué lentement à froid par l’acide chlorhydrique,

-

Moins soluble dans l’eau que la calcite,

-

Généralement minéral secondaire : dépôt de calcite puis substitution d’un atome de calcium sur deux par un atome de magnésium.

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PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE LES SELS Sulfates : -

De calcium : anhydrite (forme anhydre) et gypse (forme hydratée), Transformation du gypse en anhydrite lorsque les conditions de température et de pression équivalentes à une profondeur de 1000 m (150 bar, 40°C),

-

De baryum ou barytine (baryte) : minéral inerte utilisé comme alourdissant dans les boues de forage.

Chlorures : -

Halite ou sel gemme (Na Cl : chlorure de sodium) fréquemment rencontré en cours de forage, Fluage possible lorsque l’épaisseur et la pression du sel sont importantes ⇒ risque de collapse des casings, nécessité d’avoir une densité de boue élevée,

-

ENIT

Sylvite ou potasse (K Cl : chlorure de potassium) rarement rencontrée en cours de forage.


PRICIPAUX MINERAUX DE LA LITHOSPHERE LES SELS Solubilité des sels dans l’eau et interaction avec la boue de forage : -

Sulfates : peu solubles dans l’eau Donc pas de problèmes particuliers à la traversée de formations contenant ce type de minéraux,

-

Chlorure : très solubles dans l’eau ⇒ nécessité de saturer la boue pour éviter le cavage, La solubilité augmente avec la température d’où la nécessité de sursaturer la boue.

Corrosivité des sels : -

Chlorures très corrosifs ⇒ problèmes avec les casings, Problèmes avec les eaux chlorurées calciques (corrosion des casings et détérioration de la gaine de ciment).

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LES ROCHES

ENIT


LES ROCHES ROCHES DIVISEES EN 3 GROUPES Les roches magmatiques qui représentent environ 95 % des roches de

la lithosphère, Les roches métamorphiques, Les roches sédimentaires qui représentent environ les

¾ des roches qui

affleurent.

LES ROCHES MAGMATIQUES Proviennent de la cristallisation d’un magma -

Roches plutoniques lorsque le magma cristallise en profondeur,

-

Roches volcaniques lorsque le magma en fusion atteint la surface.

Formées principalement de silicates, Classification en fonction de la composition minéralogique et de la

texture des cristaux.

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LES ROCHES LES ROCHES MAGMATIQUES Les deux principales roches magmatiques : -

Granite : roche riche composée de quartz, de feldspaths et de micas, Roche acide, cristallisation en profondeur, cristaux de l’ordre de 1 à 2 mm,

-

Basalte : roche pauvre en silice (roche basique) donne des laves très fluides.

Roches qui n’ont pas d’intérêt pétrolier bien que quelques réservoirs

soient des roches magmatiques.

LES ROCHES METAMORPHIQUES Roches intermédiaires entre les roches sédimentaires et le magma, Proviennent de la transformations de roches sédimentaires sous l’action

de la température et de la pression, Roches sans intérêt pétrolier.

ENIT


LES ROCHES

ENIT


LES ROCHES SEDIMENTAIRES ORIGINE Résultent de la destruction mécanique, chimique et biologique de

roches

préexistantes

(magmatiques,

métamorphiques

et

sédimentaires), Les différents éléments sont transportés par l’eau et se déposent dans

les bassins sédimentaires, Elles se déposent en couches horizontales, elles sont stratifiées et

contiennent de nombreux fossiles, Les sédiments meubles au cours de leur enfouissement se transforment

progressivement en roches indurées, certaines de leurs propriétés sont modifiées (porosité, perméabilité), L’épaisseur de sédiments déposés dépend de la subsidence du bassin

et du niveau de la mer, Grand intérêt pétrolier de par leur origine et leur milieu de dépôt : les

hydrocarbures se forment et sont piégés dans ce type de roche.

ENIT


LES ROCHES SEDIMENTAIRES DESTRUCTION DES ROCHES : L’EROSION Destruction chimique -

Attaque par les eaux météoriques souvent acides, ⇒ désagrégation des roches, formation de nouveaux minéraux (argiles) et dissolution,

-

Action des organismes vivants.

Destruction mécanique -

Variations de température ⇒ fissuration, éclatement, dislocation des roches,

-

Forces de pesanteur ⇒ éboulements, glissements,

-

Effet de l’eau (solide et liquide) qui fragmente les roches.

L’érosion produit

ENIT

-

Des éléments de différentes tailles (de gros blocs à de très fins éléments),

-

De nouveaux minéraux,

-

Amène de nouvelles roches à l’affleurement qui seront à leur tour attaquées,

-

Permet la dissolution dans l’eau de certains éléments. Slide 29 - Formation qualifiante 2014

LES ROCHES SEDIMENTAIRES TRANSPORT L’eau (sous forme solide et liquide) est le principal moyen de transport,

une faible quantité transportée par le vent, Éléments transportés en solution dans l’eau ou sous forme d’éléments

figurés, Transport sur des distances très variables en fonction de l’énergie du

moyen de transport et de la dimension des éléments ⇒ tri des éléments au cours du transport (les plus fins transportés sur des distances plus importantes), Transport sous-marin d’importants volumes de sédiments : courants de

turbidité (glissements de terrain sur la pente continentale).

ENIT


LES ROCHES SEDIMENTAIRES

ELF 1997

ENIT



ENIT


LES ROCHES SEDIMENTAIRES DEPOTS ET SEDIMENTATION Précipitations des produits en solution lorsque les conditions changent

(salinité, pH, température, concentration, R) ⇒ dépôts d’origine chimique et / ou biochimique, Sédimentation lorsque l’énergie du moyen

de transport devient

insuffisante ⇒ dépôts d’origine détritique, Sédimentation en milieu aquatique (surtout marin, mais aussi lacustre), Les sédiments gorgés d’eau se déposent en couches horizontales, les

plus récents recouvrent les plus anciens, Taux de sédimentation : quelques dizaines de m par millions d’années Épaisseur de sédiments déposés fonction de la subsidence et du niveau

de la mer par rapport au continent.

ENIT



ENIT



ENIT


LES ROCHES SEDIMENTAIRES TRANSFORMATION

DU

SEDIMENT

EN

ROCHE

:

LA

DIAGENESE Compaction : processus mécanique, transformation sous l’effet de la

pression, évacuation de l’eau et diminution de la porosité et de la perméabilité, Cimentation : dépôt de minéraux dans les pores de la roche, Recristallisation : dissolution, échanges ioniques et précipitation, Ségrégation : concentrations de certains minéraux dans la roche

(formation de silex, R) Dolomitisation : échanges ioniques entre les eaux et la roche ⇒

modifications minéralogiques

AGENTS DE LA DIAGENESE Pression géostatique et contraintes tectoniques, Température : modifie la solubilité des ions et les équilibres chimiques, Circulation

d’eau

dans

ENIT recristallisation, dépôts, R,

les

roches

Slide 36 - Formation qualifiante 2014 Facteurs biologiques.

:

altération

des

minéraux,

LES ROCHES SEDIMENTAIRES STRUCTURE Les grains -

Généralement de forme arrondie dû au transport par l’eau,

-

Rudites si dimension supérieure à 2 mm,

-

Arénites et sables si dimension comprise entre 62.5 µm et 2 mm,

-

Lutites si dimension inférieure à 62.5 µm.

La matrice qui lie les grains entre eux -

Liant contemporain de la sédimentation : fraction lutite du sédiment,

-

Ciment résultant de la précipitation ou de la transformation du sédiment. Pas nécessairement de même nature minéralogique que les grains.

-

Possibilité d’avoir dans une roche en même temps un liant et un ciment.

Les pores

ENIT

-

Contenant des fluides (eau, hydrocarbures, H2S, CO2, R),

-

Roche perméable lorsque les fluides peuvent circuler à l’intérieur de la roche,

-

(Nappe phréatique : eau dans les pores de la roche, pas de lac souterrains). Slide 37 - Formation qualifiante 2014

PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES POROSITE Indique le pourcentage de pores dans la roche,

Φ = Volume de pores / volume total de la roche S’exprime en pourcentage, Dépend de la dimension des grains, de leur arrangement

et de la

matrice -

Valeur maximum possible : 48 %,

-

Porosité excellente lorsque supérieure à 30 %, faible lorsque inférieure à 5 %,

Valeur facile à mesurer avec les outils de logging

ENIT

-

Le neutron donne la porosité de la roche,

-

Détermination plus fine en le combinant avec le sonique et le densité.


PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES

ENIT


PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES PERMEABILITE Caractérise la facilité avec laquelle les fluides circulent à l’intérieur d’une

roche Définie par la loi de Darcy L’unité est le Darcy : dimension d’une surface, -

unité habituellement utilisée : le millidarcy

Plusieurs "perméabilités" suivant les fluides présents dans la roche : -

Perméabilité absolue : perméabilité de la roche avec un seul fluide,

-

Perméabilité effective : perméabilité de la roche à un fluide, la roche contenant d’autres fluides,

-

Perméabilité relative : rapport de la perméabilité effective sur la perméabilité absolue.

ENIT


PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES PERMEABILITE Les meilleurs réservoirs ont une perméabilité de quelques Darcy, Quelques millidarcy nécessaires pour l’écoulement du gaz, quelques

dizaines pour l’huile Pour déterminer la perméabilité : -

Nécessité de mettre la couche en production : essais de puits (qui permettent en même temps de déterminer la pression de pore et le comportement du réservoir),

-

Mesure sur carottes en laboratoire,

-

Possible d’avoir une idée d’après la courbe de remontée de pression suite à une venue,

-

ENIT

Possibilité aussi d’avoir une idée avec les RFT (Repeat Formation Tester).


PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES SATURATION Indique la proportion de chaque fluide contenu dans les pores de la

roche (Sw = saturation en eau, So = saturation en huile, Sg = saturation en gaz) Exprimée en %, la somme de toutes les saturations est égale à 1, Toujours

une

certaine

quantité

d’eau

dans

les

réservoirs

d’hydrocarbures, c’est l’eau irréductible (entre 10 et 50 % suivant la roche, en moyenne 20 %), Les hydrocarbures ont déplacé l’eau du réservoir, mais en général les roches sont mouillées à l’eau, d’où la présence de cette eau. Déterminées à partir des logs de résistivité (ou induction pour les boues

non conductrices).

ENIT


PROPRIETES DES ROCHES SEDIMENTAIRES NECESSITE

DE

SATURATIONS

CONNAÎTRE POUR

LA

POROSITE

DETERMINER

LE

ET

LES

VOLUME

D’HYDROCARBURES EN PLACE, NECESSITE DE CONNAÎTRE LA PERMEABILITE POUR SAVOIR

COMMENT LES FLUIDES VONT S’ECOULER.

ENIT


ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES PRINCIPAUX TYPES DE ROCHES SEDIMENTAIRES Les argiles, Les roches siliceuses Les roches carbonatées, Les sels ou évaporites.

ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES LES ARGILES Roches constituées de silicates, Roches uniquement d’origine détritique, Représentent environ 80 % des roches sédimentaires, Sédiments déposés dans des milieux calmes, confinés et

réducteurs, propices à la conservation de la matière organique ⇒ roches généralement riches en matières organiques, à l’origine des hydrocarbures, Roche poreuses, non perméables, plastiques.

ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES LES ARGILES La compaction est le phénomène dominant au cours de leur

diagenèse, Souvent sous – compactées : au cours de l’enfouissement,

l’eau contenue dans le sédiment n’a pas le temps de quitter la roche à cause de sa très faible perméabilité ⇒ anomalies de pression de pores et nécessité d’augmenter la densité de la boue de forage pour traverser ces niveaux, Roches qui posent des problèmes en cours de forage avec des

boues à base d’eau (hydratation, gonflement, fluage) ⇒ coincement, etc.. Marnes : roches argileuses contenant entre 35 et 65 % de

carbonate de calcium (roches qui ont des caractéristiques des argiles et des carbonates), elles posent moins de problèmes en forage que les argiles.

ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES SILICEUSES Grains constitués de silice, Roches surtout d’origine détritique (quasi la totalité de ces

roches) : - Les arénites (diamètre des grains compris entre 62.5 µm et 2 mm) :

les plus abondantes :

– Sables : roches meubles, non consolidées, – Grès : roches consolidées. - Les lutites (grains de dimension inférieure à 62.5 µm) : silts et

siltites

Roches d’origine chimique (précipitation de silice) : - Roches très dure finement litée : silexites, cherts, - Concentrations locales de silice formant des silex,

Roches d’origine biologique :

ENIT

- Roches formées de microorganismes fixant la silice. Slide 48 - Formation qualifiante 2014

PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES SILICEUSES Représentent 5 à 10 % des roches sédimentaires, renferment

60 % des réserves connues d’hydrocarbures, La compaction est le facteur prépondérant dans la diagenèse,

phénomènes chimiques peu marqués car la silice est très peu réactive, Roches relativement homogènes, dures et abrasives, Porosité et perméabilité relativement constante au sein d’un

même réservoir, Pas de réaction avec les boues de forage, mais attention au

colmatage d’un réservoir gréseux avec de la baryte.

ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES CARBONATEES Composées de calcite et de dolomite : - Calcaires lorsque la roche est constituée de plus de 50 % de

calcite, - Dolomies lorsque la roche est constituée de plus de 50 % de

dolomite,

Constituent de 5 à 10 % des roches sédimentaires, Stockage de la majorité du gaz carbonique existant sur terre, Roches principalement liées à l’activité d’organismes vivants :

Le carbonate de calcium est fixé par les organismes vivants et forme leur squelette (coquilles, etc..),

ENIT

Nombreux phénomènes chimiques intervenant au cours de la diagenèse (dissolution, recristallisation, précipitation) ⇒ karst (grottes, stalactites, etc..) ⇒ porosité et perméabilité très variables au sein d’une même formation. Slide 50 - Formation qualifiante 2014

PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES CARBONATEES Dolomies : surtout dolomies secondaires (calcaire transformé

en dolomie par remplacement d’un atome de calcium sur deux par un atome de magnésium), Roches qui peuvent être poreuses et perméables ⇒ renferment

environ 35 % des réserves connues d’hydrocarbures, Roches qui ne présentent pas de réaction avec les boues de

forage, Mais problème de pertes si elles sont très perméables et

fissurées.

ENIT


PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES SALINES OU EVAPORITES Roches d’origine chimique, formées par évaporation de l’eau contenant

différents sels ⇒ dépôt en milieu chaud et aride, D’abord précipitation des carbonates, des sulfates puis des chlorures, Roches ni poreuses ni perméables ⇒ très bonnes barrières de

perméabilité, Avec le chlorure de sodium : risque de fluage de la couche à partir

d’une certaine profondeur et de formation de dômes de sel, Avec le chlorure de sodium : -

Problème de dissolution ⇒ nécessité de saturer les boues à base d’eau,

-

Problème de fluage ⇒ nécessité de monter la densité de la boue pour tenir le sel en place et risque de collapse des casings par la suite.

Pas de problèmes particuliers en cours de forage avec le gypse et

l’anhydrite.

ENIT


TECTONIQUE - PLISSEMENTS

ENIT


TECTONIQUE Étude des déformations de l’écorce terrestre, déformations dues

aux mouvements (verticaux et horizontaux) des plaques, Comportement des roches différent suivant la valeur des contraintes

et les matériaux, faible résistance des roches à la traction, mais bonne résistance à la compression, Déformations cassantes : les failles, Déformations souples : les plis, Anticlinal, synclinal, Les couches ne sont plus horizontales ⇒ pendage de la couche

(inclinaison et direction de la pente de la couche).

ENIT



ENIT



Slide 56 Serept / TCM 140 – 27 Mai 2010

SEREPT

TECTONIQUE - FAILLES

ENIT


TECTONIQUE - FAILLES

ENIT


TECTONIQUE – FAILLES NORMALES


SEREPT

2003 - IPGP


SEREPT

© 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

TECTONIQUE – FAILLES INVERSES

TECTONIQUE – FAILLES INVERSES


SEREPT

TECTONIQUE – CISAILLEMENTS


SEREPT

TECTONIQUE

ENIT


SEDIMENTOLOGIE

ENIT


SEDIMENTOLOGIE Étude des milieux de dépôt des sédiments, partie importante pour la

recherche d’hydrocarbures, Différents types de sédimentation Détritique : prédominance des facteurs mécaniques et topographiques, Chimique : prédominance des facteurs climatiques et chimiques, Biochimique : prédominance des facteurs biologiques et climatiques.

Milieux de sédimentation Milieu continental : faible volume de sédiments, surtout sédimentation

détritique, la matière organique est oxydée et détruite ⇒ peu d’intérêt pour la recherche pétrolière, Milieu lacustre : tous les types de sédimentation peuvent y être

rencontrés mais concerne de faibles volumes, Milieu marin : lieu où se font la quasi-totalité des dépôts, tous les types

de sédimentation sont présents.

ENIT


SEDIMENTOLOGIE – VARIATION DU NIVEAU DES MERS Très importantes variations du niveaux des mers au cours des

temps géologiques, Eustatisme = modification du niveau moyen des mers, Position du rivage variable suivant le niveau de la mer. Variations dues à : Répartition et dimension des continents modifiant les circulations d’eau

océanique et des masses atmosphériques, Variation du taux d’expansion des dorsales océaniques, Changements intervenant dans l’atmosphère terrestre (teneur en CO2,

effet de serre, ..),

ENIT


SEDIMENTOLOGIE – VARIATION DU NIVEAU DES MERS

ENIT


SEDIMENTOLOGIE – VARIATION DU NIVEAU DES MERS Transgression : Augmentation du niveau de la mer ou diminution du niveau du continent

⇒ invasion du continent par la mer, Diminution de l’énergie des moyens de transports des sédiments ⇒ taux de sédimentation faible, diminution des dépôts en zones profondes.

Régression : Diminution du niveau de la mer ou augmentation du niveau du

continent, Augmentation de l’énergie des moyens de transports des sédiments ⇒ taux de sédimentation élevé, augmentation des dépôts en zones profondes.

Histoire de la Terre: alternance de transgressions et de régressions.

ENIT



ENIT



ENIT


SEDIMENTOLOGIE – LE MILIEU MARIN

ENIT


SEDIMENTOLOGIE – LE MILIEU MARIN

ENIT

ELF 1997


SEDIMENTOLOGIE – LE MILIEU MARIN LES MARGES CONTINENTALES Le plateau continental ou plateforme continentale -

En pente douce (en moyenne 1 m / 1 000 m) jusqu’à une profondeur d’environ 200 m actuellement,

-

Recouvre environ 10 % de la surface du globe, lieu principal de dépôt des sédiments, d’où son intérêt pétrolier.

Le talus ou pente continentale -

Zone de transition entre le continent et l’océan,

-

Largeur du talus comprise entre 20 et 100 km, la pente est d’environ 5 % mais peut atteindre 40 voir 50 % à certains endroits,

-

De 200 m à 3 000 – 4 000 m sur les marges stables,

-

De 200 m à 8 000 – 10 000 m sur les marges actives,

-

Zone où les courants de turbidité prennent naissance (glissements d’importants volumes de sédiments sur la pente généralement déclenchés

ENIT

par des séismes). Slide 73 - Formation qualifiante 2014

SEDIMENTOLOGIE – LE MILIEU MARIN LES BASSINS OCEANIQUES OU PLAINES ABYSSALES Zone située entre les marges continentales et les dorsales océaniques, Étendues planes d’une profondeur de l’ordre de 5 000 m, Zones de dépôts de sédiments très fins d’épaisseur faible (quelques

centaines de m).

ENIT


SEDIMENTOLOGIE TEMPS NECESSAIRE POUR LE DEPOT D’UNE COUCHE Pas de relation directe entre l’épaisseur d’une couche et la durée du

dépôt, Pour avoir un dépôt important, il faut un taux de subsidence suffisant

sur une longue période (quelques dizaines de millions d’années au minimum), Si taux de subsidence trop faible, remplissage de la zone de dépôt et

ensuite arrêt de la sédimentation en ce lieu, Taux de sédimentation variant de quelques m à quelques centaines de

m par millions d’années (jusqu’à 300 m / millions d’années au Paléocène dans le delta du Mississipi), Valeur moyenne de l’ordre de 10 m / millions d’années (1 mm / siècle !!),

ENIT


SEDIMENTOLOGIE – LES BASSINS SEDIMENTAIRES

ENIT



ENIT



ENIT



ENIT


STRATIGRAPHIE

ENIT


STRATIGRAPHIE Étude de l’agencement dans l’espace et le temps des formations

géologiques, Partie importante de la géologie pour déterminer la position, l’age des formations et la recherche d’hydrocarbures, Dépôts des sédiments : En couches horizontales parallèles ou dépôts entrecroisés, Strate : dépôt continu et homogène d’épaisseur variable, Joint de stratification : surface de séparation entre deux strates,

correspondant à une interruption dans la sédimentation.

Discontinuités stratigraphiques : Durée très variable, possibilité de déterminer la durée en datant les

couches de part et d’autre, Discordance angulaire

ENIT

(les couches ne sont plus parallèles) indique

une phase d’émersion et de plissement. Slide 81 - Formation qualifiante 2014

STRATIGRAPHIE - DISCONTINUITE

ENIT


STRATIGRAPHIE LA FORMATION : unité de base de la stratigraphie Ensemble de strates ou de couches sédimentaires présentant des

caractéristiques lithologiques et paléontologiques suffisantes pour constituer un repère géologique.

LA SEQUENCE Succession de couches qui se superposent sans interruption majeure

dans la sédimentation.

ENIT


L’ECHELLE STRATIGRAPHIE Indique l’age d’une formation par l’intermédiaire de l’étage, n’indique

pas sa nature lithologique ni son mode de formation, Unité fondamentale de l’échelle stratigraphique : l’étage

C’est une formation reconnue par habitude ou à cause de caractéristiques remarquables : c’est le stratotype, Le nom de l’étage est le nom de la localité où le stratotype a été reconnu suivi du suffixe ien (lutétien, maastrichtien, R), Durée d’un étage : environ 10 millions d’années (environ la durée de vie d’une espèce vivante), Naissance de l’échelle stratigraphique en Europe ⇒ en générale noms de localités européennes, Début et fin d’un étage souvent caractérisés par des changements importants (régression, transgression, apparition, disparition de faunes et de flores, R.) ENIT


L’ECHELLE STRATIGRAPHIQUE Échelle stratigraphique étroitement liée à l’évolution de la

faune et de la flore : Antécambrien : période où la vie se met en place (mise en place des

différents plans d’organisation des organismes vivants), Ère

primaire : débute avec l’apparition d’une grande quantité

d’organismes vivants et conquête de tous les milieux, se termine par une extinction massive de la faune et de la flore, Ère secondaire : dominance des grands reptiles (dinosaures) et des

plantes sans fleurs (gymnospermes),

se termine entre autre par la

disparitions des dinosaures, Ère tertiaire : dominance des mammifères et des plantes à fleurs

(angiospermes),

ENIT


L’ECHELLE STRATIGRAPHIQUE Ère quaternaire : dominance de l’espèce humaine, mais pas transition

bien marquée entre tertiaire et quaternaire.

Échelle stratigraphique ponctuée par de nombreuses catastrophes

(disparition de dinosaures à la fin du secondaire, R.) Catastrophes probablement liées principalement à des phénomènes

d’origine externe (chute de météorites, activité solaire, R).

ENIT


L’ECHELLE STRATIGRAPHIE

ENIT


Géologie Pétrolière

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