Utilisation des gaz rares He, Ne et Ar pour l'exploration pétrolière et gazière : exemples des accumulations du Pakistan et de Macuspana (Mexique)

par Anne Battani

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre - Hydrologie, hydrogéologie

Sous la direction de Philippe Sarda.

Soutenue en 1999

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Leur inertie chimique fait des gaz rares de puissants traceurs. Dans les gisements de gaz naturel, ils peuvent provenir de trois reservoirs : l'atmosphere, la croute et le manteau, dont les compositions isotopiques sont bien connues. Ceci permet de caracteriser les sources. En revanche, les rapports elementaires, comme ne/ar, sont fractionnes par divers processus physiques et renseignent sur les phenomenes ayant affecte les fluides hydrocarbures de leur genese a leur accumulation. Le bassin pakistanais de l'indus moyen et sud contient des gisements de gaz depourvus d'huile parfois tres riches en co 2 et n 2. Les rapports isotopiques de l'helium indiquent qu'il n'y a pas de composant mantellique, ceux du carbone sont trop riches en 1 3c pour une source organique : le co 2 provient de la decomposition de carbonates. L'absence de gaz mantellique indique que les accumulations ont perdu la memoire du rifting. D'autre part, la chimie des elements majeurs et les isotopes du carbone montrent que les gaz hydrocarbures des accumulations ont ete engendres tardivement. Tout ceci suggere que l'huile formee en debut de maturation et l'helium mantellique ont ete perdus. L'azote, du au craquage tardif, est abondant car peu dilue. Les fractionnements des rapports elementaires entre gaz rares pourraient resulter d'un phenomene de double distillation, entre l'huile et l'eau, puis entre l'eau et le gaz, coherent avec l'idee d'une perte totale de l'huile. Les gisements du bassin mexicain de macuspana sont depourvus d'huile. L'analyse chimique et isotopique des gaz majeurs permet de distinguer deux familles de gaz, l'une bacterienne l'autre thermogenique. Ceci se retrouve aussi avec les gaz rares. Les rapports d'elements ne/ar et he/ar sont tres fractionnes et pourraient s'expliquer soit par une migration, soit par un mecanisme de double distillation huile-eau puis gaz-eau. Les fractionnements observes du 1 3c du methane favorisent la migration. La maturite du gaz thermogenique correspond a la fenetre a huile. Ceci suggere l'existence d'huile dans des structures profondes non connues. Cependant, seul le modele de double distillation permet d'expliquer les rapports 2 0ne/ 3 6ar tres fractionnes. Dans ce cas, une certaine quantite d'huile doit avoir ete perdue comme au pakistan.


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