Gestion de la complexité géologique en restauration géomécanique 3D

Dealing with geological complexity in geomechanical 3D restoration

• Auteur / Autrice : Pauline Durand-Riard
• Direction : Mary Ford, Guillaume Caumon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 02/11/2010
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Gratier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mary Ford, Guillaume Caumon, Jean-Pierre Gratier, John H. Shaw, Delphine Rouby, Jean-Luc Rudkiewicz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : John H. Shaw, Delphine Rouby

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Cinématique

Mécanique des sols

Mots clés libres

Restauration équilibrée

Géomécanique

Cinématique

Déformation

Compaction

Balanced restoration

Geomechanics

Kinematics

Deformation

Compaction

Résumé

La restauration est un outil de géologie structurale qui a prouvé son utilité dans divers domaines, tels que la compréhension des mécanismes de déformation, la prédiction de fractures, la validation de modèles structuraux, etc. En 3D, l'approche géomécanique est particulièrement prometteuse, puisqu'elle permet non seulement de connaître la déformation en tout point du modèle, mais aussi de prendre en compte les contrastes de propriété des matériaux. Cependant, elle nécessite un maillage tétraédrique du modèle dont la génération est à ce jour très difficile dans le cas de modèles à géométrie complexe (réseaux de failles interconnectés ou à faible rejet, discordances ou amincissements de couche). La modélisation implicite consiste à représenter les horizons stratigraphiques par des isovaleurs de propriété, ce qui permet de s'affranchir de la plupart des contraintes de maillage. Dans une première partie, une méthode de restauration géomécanique 3D applicable à des modèles implicites est présentée. La deuxième partie de ce travail s'intéresse à l'application de celle-ci à des cas complexes. Dans ce cadre, de nouvelles lois de comportement géomécaniques et conditions aux limites ont été développées, et des études de sensibilité à ces paramètres ont été menées. Ces travaux sont illustrés sur un bassin pétrolier complexe situé dans le delta du Niger où la restauration permet de définir une chronologie de déformation. Enfin, la troisième partie présente l'intégration d'une méthode de décompaction isostatique en volume au sein du processus de restauration 3D. Appliquée au synclinal des grès d'Annot (SE de la France), cette méthode permet de caractériser l'histoire de déformation et d'enfouissement du bassin

Restoration is a structural geology tool which usefulness has been shown in various fields, such as the understanding of deformation mechanisms, fracture forecasting, or structural models validation. In 3D, the geomechanical approach is particularly promising as it allows the deformation at any point in the model to be infered, but also to account for material property contrasts. However, it requires to generate a tetrahedral mesh, a step that may be, so far, extremely difficult, particularly when the geometry of the model is complex (interconnected faults, faults with small throws, unconformities or layer pinch-out).Implicit modeling consists in representing stratigraphic horizons by property isovalues, allowing most meshing issues to be overcame. In a first part, a geomechanical restoration method suitable for implicit models is presented. The second part of this work focuses on the application of this method to complex cases. New behavioral laws and boundary conditions have been developed, and sensitivity studies to these parameters have been performed. This work is applied to a petroleum basin located in the Niger delta toe where the restoration allows the structural evolution of the system to be constrained. The last part presents the integration of a 3D isostatic decompaction method into the 3D restoration process. Applied to the Annot Sandstones syncline (SE France), this method allows to characterize the deformation and burial history of the basin