Soutenance mémoire
Une connaissance plus approfondie du comportement mécanique des roches réservoirs et des couches couvertures, et plus particulièrement de leur tenue, s’avère aujourd’hui indispensable dans le cadre de plusieurs thèmes de recherche d’importance croissante. Dans l’industrie pétrolière où le comportement des roches réservoir intervient naturellement dans les simulations géomécaniques pour une meilleure évaluation des quantités d’effluent produites, et du comportement mécanique de l’ensemble réservoir / épontes, ou directement exploitées pour étudier les phases d’abandon des puits par exemple. Ces calculs à grande échelle font à priori intervenir un comportement essentiellement de la roche réservoir et des problèmes de tenue de cette roche en fonction de l’historique des contraintes.
Parmi les roches réservoirs, les roches gréseuses (grès) sont les plus couramment rencontrées en Algérie. Ces roches présentent une grande variabilité de composition et de structure. Elles sont, en grande partie, composées de minéraux argileux plus ou moins compactés.
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Les réservoirs
Un réservoir est une formation du sous-sol, poreuse et perméable, renfermant une accumulation naturelle, individuelle et séparée, d’hydrocarbures (huile et / ou gaz), limitée par une barrière de roche imperméable et souvent par une barrière aquifère, et qui est caractérisée par un système de pression naurelle. Le reservoir, sous entendu ( imprégné d’hydrocarbures), est généralement subdivisé en couches, ou niveaux, ou unités ( qui sont individulisés de façon litholiogique, par l’étude des carottes et des diagraphies) Un gisement est constitué d’un, ou de plusieurs réservoirs superposés ou proches lateralement. Certains gisement sont constitués de plusieurs dizaines ou même de plusieurs centaines de réservoirs. On les appelle des multicouches. Un réservoir peut contenir soit de l’huile, soit du gaz, soit encore les deux fluides superposés .
Les roches réservoirs
Les principales roches réservoirs sont constituées de grès et/ ou de carbonates. Ce sont des roches sédimentaire , c’est-à- dire formées à partir de sédiments constitués en surface par des débris( minéraux, animaux ou végétaux) ou des précipitations chimiques. Elle sont stratifiées en lits successif. D’une manière générale, les processus de formation géologique des roches ont une influence très importante sur le comportement mécanique de celles-ci. La description précise des compositions minéralogiques et des textures de la roche fournit au mécanicien des informations toujours précieuses. Dans cette optique, les géologues classent les roches en trois grands groupes CHAMLEY (1990), COJAN et RENARD (1999), PROTHERO et SCHWAB (2003), READING (1996), et TUCKER (2001) :
les roches sédimentaires sont formées à partir de dépôts d’éléments détritiques, chimiques ou biochimiques (grès, argilite….)
– les roches éruptives (basal….)
– les roches métamorphiques (schiste, marbre….)
Pour l’étude du comportement mécanique d’un grès réservoir , il nous a paru important de faire un rappel général sur l’origine des grès (roche sédimentaire détritique), ainsi que sur la présence des discontinuités et des fissures au sein de la roche.
Les roches sédimentaires
Les roches sédimentaires font partie inhérente du cycle géologique, puisque leurs constituants (grains ou ions solubles) résultent de l’altération de roches ou de sédiments préexistants. Ces constituants ont subi un certain transport et ils se sont déposés, ou ont été précipités dans un bassin de sédimentation. L’évolution post-dépôt de ces sédiments (diagenèse) les transforme en roches sédimentaires. Ces roches peuvent subir un métamorphisme et être à leur tour soumises à l’altération lors de leur passage à la surface des continents. Il est possible de classer les roches sédimentaires en quatre grandes classes génétiques
– les roches détritiques.
– les roches biogéniques, biochimiques ou organiques.
– les roches d’origine chimique résultant de la précipitation de minéraux dans un milieu sursaturé.
– une dernière classe est consacrée aux « autres roches sédimentaires » dont l’origine n’est pas liée à l’altération.
Les sédiments détritiques
Une première distinction parmi les roches détritiques est fondée sur l’état d’agrégation des particules sédimentaires : on oppose les roches meubles et les roches plastiques aux roches dures ou cohérentes. Dans les roches meubles, les grains détritiques sont entièrement indépendants les uns des autres : ils forment un assemblage en équilibre mécanique dont les espaces intergranulaires (pores) représentent une fraction importante du volume de la roche. Dans les roches plastiques, la présence de minéraux argileux en quantité importante permet une déformation sous contrainte. Dans les roches cohérentes, les constituants sont intimement soudés les uns aux autres. La transformation du sédiment meuble en roche indurée résulte soit de l’introduction d’un ciment entre les grains, soit de la compaction du sédiment, soit encore de la déshydratation des constituants argileux.
La géomécanique et ingénierie de réservoir
Durant les premières années de l’exploitation d’un gisement, la récupération dite primaire se fait essentiellement par drainage contrôlé. Les mécanismes de cette récupération reposent sur la poussée hydraulique des fluides sous pression dans le réservoir. L’extraction de ces fluides engendre une diminution de la pression de pore, dite déplétion, au sein du réservoir et se traduit alors par une augmentation de la contrainte effective. De par l’extension latérale importante des réservoirs, la contrainte verticale exercée sur ceux-ci tend à augmenter plus rapidement que la contraintehorizontale. Cette modification du champ de contrainte appliqué sur le réservoir cause unecompaction de celui-ci. En conséquence, cette compaction induit une déformation de la structure de laroche et de l’espace poreux associé.
Dans le contexte pétrolier actuel, une grande partie de la production est issue de réservoirs peu consolidés généralement localisés à des profondeurs moins importantes. Dans ce cas, l’augmentation de contrainte entraîne une modification de la structure poreuse du matériau. La prédiction de l’ampleur de ces modifications structurales constitue alors un enjeu majeur pour les ingénieurs de réservoir, et ce, afin d’optimiser les taux de récupération et de garantir un meilleur contrôle des cinétiques de production. Si les déformations affectant la structure de la roche sont limitées et gardent un caractère purement élastique, c’est à dire réversible, la compaction tend à améliorer la production du réservoir. En effet, elle permet une préservation, voire une augmentation de la pression de fluide, et améliore les capacités de production en drainage contrôlé. A titre d’exemple, la production du champ de Bachaquero, au Venezuela, a été assuré à plus de 50% par ces mécanismes de compaction (Merle et al. 1976). Cette compaction peut néanmoins s’étendre aux couches sous et sus-jacentes (Segall, 1989) et être à l’origine de phénomènes de subsidence en surface, c’est à dire une baisse du niveau de la surface (voir figure 1.2). L’ampleur de cette subsidence varie fortement suivant les réservoirs exploités. En effet, elle peut être limitée ; par exemple, Maury et Grasso (1990) relèvent des taux de subsidence inférieurs à 6cm sur une durée d’exploitation de 30 ans du champ gazier de Lacq, dans le sud de la France. Au contraire, les taux de subsidence peuvent être très importants, et avoir des conséquences sur les infrastructures d’exploitation, et donc avoir des répercutions économiques, mais également environnementales (Boutéca et al. 1996). Un exemple célèbre est celui du champ d’Ekofisk en mer du Nord, pour lequel des taux de compaction maximum de 42cm/an ont été enregistrés (Sylte et al., 1999) et sont à l’origine d’un enfoncement important des plateformes pétrolières .
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Table des matières
Introduction Générale
Chapitre 1. – Recherche bibliographique
Introduction
1.1. Les réservoirs
11.1 Les roches réservoirs
1.1.1.1 Les roches sédimentaires
1.1.1.2 Les sédiments détritiques
1.2 Géomécanique et Ingénierie de Réservoir
Chapitre 2. – Analyse des théories relatives à la dureté des roches
Introduction
2.2. Différentes Méthodes de Mesures de la dureté des Roches
2.2.1 La dureté brinell
2.2.1.2 Théorie de l’éssai
2.2.2 Méthode expérimentale de bocardage
2.2.3 Essai du marteau de Schmidt
2.2.4 Essai de la charge de pointe
2.2.5 Essai de la pointe du Cône NCB
2.3. L’application de l’essai Brinell
2.3.1 L’instrument Pointe du cône NCB modifié
2.3.1.1 Procédure de test
2.3.2 L instrument oedomètre
2.3.2.1 Procédure de test
2.4. Comparaison des résultats obtenus à partir de chaque instrument
2.4.1- Résultats de l’instrument pointe du cône NCB modifié
2.4.2- Résultats de l’instrument Oedomètriques
2.5. Corrélation entre la dureté Brinell et les propriétés mécaniques des roches
2.6.Analyse et discussion des résultats: Puits OMN-602
2.7. Analyse et discussion résultats : Puits OMN-402
Conclusion
Chapitre 3. – Système d’estimation de la qualité de la roche
Introduction
3.2. RQD ( Rock quality distignation)
3.3 – Le système Q ou « Tunneling Quality Index »
3.4 – Le Rock Mass Rating (RMR)
3.5 – Le Geological Strength Index (GSI)
3.6 – Indice de continuité rocheuse
Conclusion
Chapitre 4. – Description des essais au laboratoire
Introduction
4.1. Cadre géographique la de zone d’étude
4.1.1 Limites et localisations de la zone d’etude
4.1.1.1. limites géographiques
4.1.1.2. Limites géologiques
4.1-2.Historique de l’exploration dans la region
4.3. Stratigraphie
4.3.1. Le socle
4.3. 2. Le Paléozoïque
4.3. 2. 1. Le Cambrien
4.3. 2. 2. L’Ordovicien
4.3. 2. 3. Le Silurien
4.3. 2. 4. Le Dévonien
4.3. 2. 5. Le Carbonifère
4.3. 2. 6. Le permien
4.3. 3. Le Mésozoïque
4.3. 3. 1. Le Trias
4.3. 3. 2. Le Jurassique
4.3. 3. 3. Le Crétacé
4.3. 4. Le Cénozoïque
4.3.4.1 TRIAS ARGILO-GRESEUX SUPERIEUR
Conclusion Générale
