La localisation de la déformation dans les grès poreux : caractérisation d'un analogue de réservoir gréseux et faillé dans le Bassin du Sud-Est, Provence, France

Localisation of the deformation in porous sandstones : characterisation of faulted analogue within the "Bassin du Sud-Est", Provence, France

• Auteur / Autrice : Élodie Saillet
• Direction : Christopher Wibberley, Marc Sosson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'univers
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roches -- Perméabilité

Aix-en-Provence, Bassin d' (France)

Réservoirs gréseux

Failles (géologie)

Résumé

La compréhension de l’organisation géométrique et hydromécanique des failles qui affectent les réservoirs est tout à fait essentielle pour contraindre les circulations de fluides et d’hydrocarbures. Cette problématique est d’autant plus importante dans les réservoirs de grès de forte porosité. Nous avons réalisé une étude multi-échelle, depuis les BDs jusqu’aux failles majeures dans plusieurs analogues de réservoirs gréseux et faillés situés dans les terrains du Crétacé Supérieur du Bassin du Sid-Est, en Provence (France). Nous avons choisi de mener cette étude selon trois axes principaux : i) Une étude de terrain détaillée, avec la réalisation de plus de 700 mètres de relevés linéaires de la déformation ; ii) Une étude microstructurale en laboratoire, basée sur l’analyse de clichés MEB puis sur des mesures en porosité et granulométrie à partir d’un logiciel de comptage automatique puis d’un granulomètre à diffractométrie laser ; iii) Une étude de perméabilité au gaz sous pression de confinement des échantillons de roche saine et déformée, prélevés selon deux techniques d’échantillonnage adaptées. L’ensemble des données a permis l’obtention de résultats essentiels à la compréhension de l’évolution de la déformation des réservoirs gréseux et de l’incidence sur les migrations de fluides : i) Sur un affleurement de 250 mètres de long, on observe la présence d’une forte densité de déformation se traduisant par des BDs créées en dehors de tout cluster ou de toute faille majeure ; ii) Deux autres sites d’études présentent une déformation modérée avec une localisation de la déformation sur quelques zones de clusters, au sein desquels il est possible de générer des zones de glissement ; iii) les analyses microstructurale montrent : i) le rôle essentiel de la lithologie sur les microorganismes de la déformation ; ii) la relation étroite entre la taille de la structure déformée et la réduction de porosité et de perméabilité associée ; iii) les mesures de perméabilité montrent que les BDs affectent peu la perméabilité globale des réservoirs, alors que les larges failles ultracataclastiques sont susceptibles de former des barrières à l’écoulement des fluides.

Fluid circulation in the crust and in particular hydrocarbon migration in reservoirs is highly dependant on fault geometrical and hydromechanical properties. Understanding the evolution of these properties during fault growth and network development is of major importance in fluid prediction. We made a multi-scale study of a faulted reservoir analogue in cretaceous high-porosity sands and sandstones from Provence, South-East France, studying a wide range of structures and their distribution from the smallest deformation bands to decametric-offset ultracataclastic faults zones. This study shows three main axes : i) A detailed field study, based on 700 m of structural logging ; ii) A microstructural study, based on SEM photomicrograph analyses including a statistic porosity and grain size analysis, complemented by laser grain size distribution measurements ; iii) Permeability measurements based on the same large range of samples. The main results of our different methods of analysis can be summarized as follows : i) A 250 m long outcrop recorded a persistent high density of deformation bands which did not appear to cluster around any mapped faults ; ii) For two study areas, a moderate, undulating background density of CDBs was recorded, which became focussed into clusters in places. Later, larger ultracataclastic faults and discrete slip planes are found localised within or at the edges of some of the CDB clusters ; iii) The petrophysical studies shows : i) the important role played by host rock properties in the deformation processes ; ii) the grain-size and the porosity reduction evolve with increasing displacement ; iii) permeability measurements show that CDBs do not have a large influence on single phase fluid migration. On the other hand, a small number of the larger ultracataclastic faults can form barriers to fluid migration resulting in reservoir compartmentalization.