Caractérisation multi-échelle des carbonates lacustres et travertineux – Lien entre microstructure et propriétés de réservoir au cours de la diagenèse

par Cédric Bailly

Projet de thèse en Sciences de la Terre et de l'environnement

Sous la direction de Jérôme Fortin et de Youri Hamon.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Sciences de la Terre et de l'environnement et physique de l'Univers Paris , en partenariat avec Laboratoire de Géologie de l'Ecole Normale Supérieure (laboratoire) et de Ecole normale supérieure (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2016 .


  • Résumé

    Un challenge majeur dans l'évaluation des réservoirs carbonatés réside dans la compréhension des relations entre géométrie des pores, porosité et perméabilité. De nombreux paramètres entrent en jeu : la texture, la taille de grains, la minéralogie initiale, le / les chemins diagénétiques emprunté(s) par le faciès initial qui va/vont modifier ces propriétés matricielles, à différentes échelles. Ces problématiques sont d'autant plus exacerbées dans l'étude des réservoirs carbonatés lacustres, dont les hétérogénéités sédimentologiques et diagénétiques sont drastiquement différentes du contexte marin. Les questions soulevées sont les suivantes: - Quels sont les signatures pétrographiques, pétrophysiques, pétroacoustiques de ces faciès carbonatés ? Comment rendre compte de leurs différents niveaux d'hétérogénéités pétrophysiques (micro, méso et macroporosités) ? Comment les prendre en compte dans les modèles pétro-élastiques ? - Quel est l'impact de l'échelle d'investigation (représentativité d'une mesure sur un plug et comment prendre en compte ces différentes échelles dans les processus d'upscaling) ? Nous proposons l'étude des séries lacustres, miocènes de l'Est de la mer Egée, peu enfouies et peu fracturées, permettant de se focaliser sur les aspects matriciels. La thèse propose une approche intégrant une caractérisation géologique, en parallèle d'une caractérisation pétrophysique / pétroacoustique. Devant les différentes échelles d'hétérogénéités présentes dans ces faciès et le problème de représentativité des mesures, plusieurs échelles (et donc méthodes) d'investigations sont envisagées, à l'affleurement et au laboratoire. La thèse proposée est transverse et basée sur l'intégration de contraintes géologiques et géophysiques dans un workflow de caractérisation et de modélisation des propriétés pétroacoustiques de carbonates analogues de réservoir.

  • Titre traduit

    Multi-scale characterization of lacustrine-travertine carbonates – Relationship between microstructure and reservoir property evolution during diagenesis


  • Résumé

    The understanding of the distribution of the heterogeneities in carbonate sedimentary systems represents a major challenge to characterize as well as to model carbonate reservoirs. Numerous parameters must be taken into account: texture, grain size, initial mineralogy in the one hand, diagenetic pathways that will modify these initial properties on the other hand. These questions are particularly important in the study of continental carbonates (lacustrine, travertine…), in which the heterogeneity distribution is drastically different from classical and well-known model of marine series. Many problems about the reservoir properties of these peculiar carbonates were raised recently: - What are the petrographic, petrophysical and petroacoustic signatures of these continental carbonates ? How to characterize the different scale of petrophysical heterogeneities (micro, meso and macroporosity) ? How to take them into account in the petro-elastic models ? - What is the impact of the study scale ? What is the representativity of a plug measurement and how to integrate the different scales in the upscaling processes ? The aim of this PhD is to propose an integrated approach based on a geological characterization led in parallel with a petrophysical/petroacoustic characterization. In order to study the rock matrix properties of these carbonates, the PhD is focused on the Miocene lacustrine series of the East Aegean Sea, that undergone a reduced burial history and are preserved from fracturing, giving a “simple” post-depositional history. Considering the different scales and types of heterogeneity and the limited representativity of each type of measurement, we planned a multi-scale characterization, from outcrop to microscopic scale. Indeed, one of the challenge will be to reconcile geological and geophysical constraints in a complete workflow of characterization and modeling of these carbonates.