M2 - Géologie de l'Exploration et des Réservoirs

Définition, typologie et analyse approfondie  des réservoirs fracturés (NRF : naturally fractured reservoirs) dans différents contextes géologiques : différents types de roches (carbonates, argiles, socle), enfouissement, diagénèse, exhumation, plissement, endommagement de faille, refroidissement, changement minéralogique. Systèmes anthropiques de fracturation induite (hydraulique, thermique), applications aux réservoirs argileux (shale plays), aux argiles de couverture et aux sites de stockages.
Intégration de ces connaissances à l’exploration et l’exploitation des réservoirs fracturés.
Concept et workflow pour l’édition des DFN (discret fracture networks).
Intervention de Bertrand Gauthier de Total à titre gracieux sur 2 jours : Propriété statique et dynamiques des réservoirs fracturés pétroliers.

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Formation à l’évaluation et simulation numérique de réservoirs fracturés.
Workflow de la construction de modèle structural sous Petrel depuis le piquage sismique, jusqu’à la construction de DFN (discrete fault/fracture network), en passant par l’intégration des données structurales de puits et la restauration du modèle structural.

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La matière organique (MO) ne représente qu’une faible part de la sédimentation. Contrairement aux autres particules déposées, elle peut évoluer rapidement au cours de l’enfouissement en interagissant avec les grains de la roche hôte et en produisant des fluides (gaz et liquides) qui vont être très mobiles. A cause de sa dégradation par les bactéries, sa préservation dépend de nombreux paramètres mais surtout de la granulométrie fine des grains déposés en même temps. Ainsi les argiles représentent le milieu le plus favorable à la préservation de la MO mais leur minéralogie complexe en fait un matériau particulier qui va lui aussi se transformer au cours de l’enfouissement. Les produits de leurs interactions ont intéressé bien entendu le milieu minier puis pétrolier puisque ces processus sont à l’origine des grandes séries de charbon et de la production d’hydrocarbures. Mais récemment les études s’intéressent de plus en plus à ces deux éléments comme traceurs de l’origine des sédiments et comme marqueurs ensuite de l’enfouissement ce qui a un intérêt majeur dans la compréhension du remplissage des bassins et de leur évolution post-dépôt.

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Gisements minéraux, techniques d’exploration, géostatistique, économie minière. La formation est principalement axée sur des interventions de professionnels (mine et carrière). Deux journées de terrain viennent illustrer certaines méthodes d’exploration à travers notamment l’étude de minéralisations uranifères et de gypse.

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•    Introduction et rappels des objectifs d’une interprétation diagraphique
•    Pré-traitements et correction des données
•    Détermination des réservoirs et toits
•    Approche conventionnelle déterministe (volume des argiles, porosité, saturation)
•    Chaîne de traitement « quicklook »
•    Estimation finale (cutoff, « net to gross »)
•    Mise en oeuvre à l’aide de TDs puis du logiciel Techlog (Schlumberger).

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•    Présentation des méthodes de réalisation d'un forage à grande profondeur, prenant en compte aussi bien les aspects technologiques de la foration que le contrôle de la boue et des copeaux ("mud logging").  
•    Présentation des méthodes géophysiques en forage ou "diagraphies différées" (méthodes électriques, nucléaires, acoustiques et sismiques ainsi que les techniques développées pour les mesures de température, de pression ou de perméabilité in-situ). 
•    Utilisation de ces méthodes pour des applications pétrolières et environnementales.

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Points majeurs abordés : Pétrophysique, roches carbonates, roches silico-clastique, écoulements pétroliers, diagenèse

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L'accent sera mis sur les processus d’altération et les interactions fluide/roche mais surtout sur les contraintes structurales et texturales permettant de proposer des modèles de gisements contraints, novateurs et originaux. Nous insisterons dans cet enseignement sur la spécificité structurale de chaque gisement et sur les dangers de l’application, parfois aveugle, des modèles livresques.

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Cette UE présente les concepts fondamentaux permettant de comprendre la genèse et le fonctionnement des réservoirs géothermiques.

Dans un premier temps, les différents types de géothermies, depuis la très basse énergie jusqu'à la géothermie haute énergie pour la production d'électricité sont abordées en détail et font l'objet d'étude de cas réels. Un panorama à l’échelle de la planète est proposé afin d’évaluer le potentiel énergétique des ressources géothermiques.

L’UE se focalisera ensuite sur plusieurs points spécifiques à la géothermie, comme les mécanismes de transferts de masse et de chaleur dans les réservoirs. Ceux-ci seront abordés et illustrés sur des cas réels via la modélisation numérique. La signature géologique des réservoirs géothermiques, comme les altérations minérales, seront également étudiées en détails à travers des études de cas.

La problématique du stockage sera abordée en envisageant des applications comme le stockage souterrain du CO2, de chaleur ou d’énergie. L'influence des propriétés mécaniques des roches réservoirs, ainsi que des interactions entre les fluides stockés et les roches encaissantes, seront mises en évidence dans le but d’envisager la faisabilité et la pérennité de ces dispositifs de stockage.

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Ce cours détaille la structure interne, la composition minéralogique et les propriétés pétrophysiques des failles ainsi que les conditions géologiques (contraintes) qui contrôlent leur étanchéité et leur intégrité en milieu réservoirs faillés. Nous traitons des différents types de « fault seals » et des outils communément utilisés dans l’industrie des réservoirs géologiques pour prédire la perméabilité des failles.
Points majeurs abordés:
- Fault and top seals (juxtaposition, SGR, mechanical and diagenetical seals).
- Zonation des failles,
- Mécanismes de déformations,
- Bandes de déformations dans les grès poreux,
- Perméabilité des zones de faille.

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Cette UE consiste en la réalisation de deux projets d'évaluation de ressources reposant sur des cas d’études appliqués en domaines miniers et pétroliers. L’étudiant aura accès à la plateforme d'imagerie numérique. Il sera initié à l’utilisation de logiciels d'interprétation et d'évaluation spécifiques qui lui permettront de manipuler les jeux de données fournis (logiciels type Techlog, Coralis, Petrel…). Les résultats issus de l’interprétation de ces données seront resitués de manières synthétiques et argumentées sous la forme de deux rapports ou présentations.

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Stage de 5-6 mois en entreprise, bureau d'études ou laboratoire.

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