METHODES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE LES PLUS UTILISEES EN RECHERCHE PETROLIERE

Généralités de la méthode magnétique

                Le champ magnétique terrestre est composé par des lignes de forces qui, sur de faibles étendues, peuvent être considérées comme parallèles entre elles. La grandeur et la direction de ce champ varient avec la position des points de mesure, c’est-à-dire avec la latitude (l) et la longitude (L). La magnétométrie présente un intérêt pour le géologue, la présence dans le sous-sol de roches à susceptibilité magnétique élevée fait subir une distorsion aux lignes de forces du champ magnétique et provoque des « anomalies» qui peuvent être présentées en courbes d’anomalies magnétique sur des cartes (figure 1). Cette distorsion est fonction non seulement de la susceptibilité propre des roches mais aussi de la profondeur plus ou moins grande à laquelle celles-ci se situent, l’importance des anomalies variant suivant l’inverse du cube des distances(1/d3). II s’ensuit que la présence, à très faible profondeur, de masses peu importantes de roches à forte susceptibilité, peut masquer entièrement les anomalies résultant de l’hétérogénéité des couches plus profondes. On distingue, parmi les anomalies constatées, des anomalies régionales intéressant des zones extrêmement étendues, qui proviennent de différenciations du magma profond et relèvent de la physique du globe et des anomalies résiduelles affectant des secteurs plus réduits. Les anomalies régionales sont éliminées de façon à laisser ressortir les anomalies résiduelles présentant un intérêt particulier pour le mineur ou pour le pétrolier.

Application au domaine pétrolier

                   Dans le domaine pétrolier, la méthode magnétique constitue un outil de reconnaissance utilisé aux côtés des autres méthodes, notamment la gravimétrie, la sismique (réflexion) et la magnétotellurique. Elle permet de donner approximativement la profondeur, la topographie et les caractéristiques géophysiques des roches constituant le socle. La méthode magnétique peut être utilisée lors des levées de reconnaissances à différentes échelles: 1:1 000 000 ; 1: 500 000; portant sur des grandes surfaces et permettant d’étudier l’aspect général du champ magnétique et la délimitation des zones pouvant faire l’objet d’une prospection de détail. La prospection magnétique utilisée pour la recherche des gisements de pétrole (avec le variomètre) a connu peu de succès, car les hétérogénéités très superficielles du sous-sol, le relief de la surface, ou la présence de canalisations (métalliques) entraînant des anomalies locales mais assez intenses qui empêchent de discerner l’anomalie large d’origine profonde liée au socle (utilisée le plus souvent lors des études de bassins).

Levés gravimétriques à terre

                 En fonction des buts recherchés (prospection pétrolière, minière ou pour le génie civil, mesures associées au nivellement), de la topographie et des facilités de déplacement, l’espacement des mesures peut être très variable : de moins de 100m en zone urbaine pour l’identification de fontis ou d’anciennes carrières, à quelques kilomètres pour des études de grande reconnaissance. La mesure elle-même est assez rapide, inférieure à 10 minutes, et il est possible de mesurer une cinquantaine de points distants de quelques centaines de mètres ou quelques kilomètres par jour. Si l’on désire effectuer une levée gravimétrique précise pour une application géophysique, on doit l’associer à une levée précise de nivellement. Si on se contente d’utiliser un altimètre, basé sur le principe du baromètre, la précision de l’altitude ne sera au mieux que de 5 m, avec en conséquence une anomalie dont la précision ne sera pas meilleure que 2 milligals.

Interprétation des données gravimétriques

              L’interprétation gravimétrique repose sur le choix de modèles représentatifs en première approximation des structures géologiques généralement rencontrées. On étudie ainsi un certain nombre de problèmes géologiques qui peuvent être résolus par la gravimétrie et les approximations effectuées. A cause de l’impossibilité de mesurer les propriétés physiques des roches sous la surface, l’interprétation des données gravimétriques est plutôt théorique. Dans le cas général, le but des mesures est de connaitre la forme d’une discontinuité supposée de la densité moyenne à partir des mesures de « g » en surface, en se donnant le contraste de densité. Très souvent plusieurs interprétations sont faites à partir d’une même série de données, en faisant varier le contraste de densité. Puisque toutes ces solutions sont correctes tant que l’on considère uniquement les données géophysiques, on pourra ultérieurement choisir celle qui s’accorde le mieux avec les données géologiques. La carte d’anomalie de Bouguer et d’anomalie magnétique sont les résultats de la superposition des effets de structures géologiques situées à des profondeurs grandes, moyennes et superficielles. Cette carte renferme également des informations sur les discontinuités présentes dans le sous-sol. Lors de l’analyse, pour associer les anomalies observées à des structures particulières, plusieurs considérations seront prises en compte. Les anomalies positives sont associées soit à des intrusions de roches lourdes dans la croûte, soit à un relèvement du socle, soit à des roches sédimentaires denses. Les anomalies négatives sont associées soit à des dépôts des roches légères dans la croûte, soit à un épaississement de la croûte, soit à un effondrement du socle pour la gravimétrie. Les anomalies représentées par des iso-anomales fermées, chaque courbe iso-valeur dessinant une figure proche d’un cercle, sont caractéristiques des anomalies tridimensionnelles, sphérique. Ce modèle convient à l’étude des dômes, cuvettes et amas. Les anomalies représentées par des iso-anomales dessinant grossièrement des ellipses sont caractéristiques des structures cylindriques ; ce modèle convient à l’étude des structures synclinale et anticlinale, filons et galeries.

Les réflexions sédimentaires

              Les surfaces physiques qui provoquent des réflexions sont principalement des surfaces de strates ou de discontinuités. Une surface de strates représente une période de non-dépôt ou un changement du type de dépôt. Les surfaces de strates et les discordances ont une signification temps dans la mesure où les couches qui les recouvrent sont plus jeunes que celles situées au dessous d’elles. On peut ainsi, dans ce cas-là, considérer que les réflexions, dans leur continuité, peuvent être parallèles à des lignes temps géologiques. Elles peuvent représenter d’anciennes topographies comme celle constituée aujourd’hui par le fond de la mer relayé par les plages et les sols, etc. La continuité d’une réflexion est liée à la continuité d’une strate. Le changement de caractère d’une réflexion est provoqué par un changement du coefficient de réflexion le long d’une surface de strate. L’enveloppe du changement de caractère des réflexions peut recouper la continuité d’une réflexion comme les limites de faciès peuvent recouper les lignes temps géologiques. Les changements lithologiques le long d’une réflexion qui serait l’image d’une ancienne topographie se traduiront par des changements de caractère de la réflexion. Différents paramètres de réflexion aident sur l’interprétation géologique. Ces paramètres sont les suivants :
 La continuité de réflexion : décrit la continuité des couches. Elle est directement liée au processus sédimentaire et donc aussi à l’environnement de dépôt.
 L’amplitude de réflexion : fournit une mesure de l’amplitude de réflexion, le contraste lithologique, l’espacement de la literie et le contenu de fluide.
 Fréquence de réflexion : donne une estimation de l’épaisseur de la couche et peut-être aussi le contenu fluide.
 L’intervalle des vitesses donnent des informations supplémentaires sur les lithologies, la répartition de la porosité et le contenu liquide.
 la forme externe donne le contexte géologique global de la zone à l’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR LES METHODES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE LES PLUS UTILISEES EN RECHERCHE PETROLIERE
I. PROSPECTION MAGNETIQUE
II. PROSPECTION GRAVIMETRIQUE
III. PROSPECTION SISMIQUE
DEUXIEME PARTIE : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE ET NOTION DE GEOLOGIE PETROLIERE
I. LOCALISATION DE LA ZONE D’ETUDE
II. NOTION DE GEOLOGIE PETROLIERE
III. HISTOIRE TECTONIQUE DU BASSIN DE MORONDAVA
IV. TRAITS PHYSIQUES GENERAUX DE LA ZONE D’ETUDE
V. STRATIGRAPHIE DU BASSIN DE MORONDAVA
VI. SEDIMENTOLOGIE GENERALE DU BASSIN DE MORONDAVA
TROISIEME PARTIE : APPLICATION DES METHODES GEOPHYSIQUES ET MODELISATION DU BASSIN SEDIMENTAIRE DANS LA ZONE D’ETUDE
I. ANALYSE ET INTERPRETATION DES DONNEES MAGNETIQUES
II. ANALYSE ET INTERPRETATION DES DONNEES GRAVIMETRIQUES
III. INTERPRETATION CONJOINTE DE LA CARTE D’ANOMALIE MAGNETIQUE ET GRAVIMETRIQUE
IV. INTERPRETATION DES SECTIONS SISMIQUES
V. RESUME DE L’ENSEMBLE DES INTERPRETATIONS DES TROIS SECTIONS SISMIQUES
VI. MODELISATION CONJOINTE DES DONNEES GEOPHYSIQUES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE

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